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结合无人机与风能,高空风力发电机何时能起飞?

2024-11-02 218


无人机也可以变成风力发电设备吗?欧洲能源公司 E.ON 计划在 2020 年启动高空风力发电机(AWES)Ampyx Power ,更声称发电效率优于现在的大型风机,那么现在进展到哪里了呢?

目前常见的风力发电,外观有如轰立在地面、海上的巨型电风扇,利用庞大的三叶型风机,将气流动能转换成机械能,只是这种技术缺点也显而易见,若要拦截更快、更强大的风,就要盖出愈来愈大只的风机,进而提高材料、运输、建设与维护成本。

因此 AWES 系统应运而生,以“放风筝”为发想,让空中的无人机带动地面的发电机来发电,就好比荷兰的 Ampyx Power 系统,主要是在无人机上连接着地面发电机的缆线,当无人机以自动驾驶模式在 200 米至 450 米高空,沿 8 字形轨迹飞行,期间会不断拉扯缆线以带动发电机发电。

当 750 米长的缆线拉尽后,无人机就会自动下降,让绞盘回收缆线,随后再度起飞。听起来所需成本比现在的风力发电还要少许多。Ampyx Power 表示,与传统的三叶式风机相比,这种技术发电量更,所需材料更只有十分之一,当老旧风机需要换新时,也可以无缝接轨换成 AWES 技术。

现在 Ampyx Power 已获得欧洲太空总署(ESA)的领航创新与支持计划(NAVISP)补助,希望哪一天可以正式“起飞”,同时 NAVISP 和英国 Omnisense 也正为此开发高精度导航系统。

毕竟无人机顾名思义,上面并没有人在操控飞行与起降,必须要精准控制飞机的位置,不然无人机起降就会失误,造成另一种空中浩劫,也就如 ESA 指出,收先要有精准的起降控制,才能在需要检查或是维护时安全回到地面。且着陆平台的面积基本上比无人机的翼展还要小,甚至有可能要降落在海面或是崎岖不平的地面上。

而新系统纵使卫星导航中断仍可运作,可借助超宽频(UWB)技术在方圆一公里内飞行,更是百分之一秒更新位置、精准度高达 10 公分。

AWES 成真之路困难重重,不过这条路并不孤单,瑞士联邦材料科学技术实验室(Empa)的衍生企业 TwingTec 也正在研发高空风力技术,西班牙马德里卡洛斯三世大学(UC3M)亦然,虽然机身材料各有不同,但概念接类似。

不过路途中也有人脱队,先前从 Google X 实验室毕业、一跃成为 Alphabet 底下子公司的 Makani 风筝发电计划,由于商业化之路长久,Alphabet 决定放手了。

  • Tethered high-altitude drones designed to replace wind turbines
  • Steering drones for power generation

(首图来源:ESA)

延伸阅读:

  • 商业化之路过于漫长,Alphabet 宣布中止 Makani 风筝发电计划
  • “放风筝”也能发电,在 500 米高空捕捉稳定强风
  • 拦截海拔 500 米狂风,西班牙打造风筝发电设备
  • 无人机与风力发电相结合,另类风机可用高海拔狂风来发电
2020-05-07 19:21:00

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