高空風能是相對於當前地面塔架式風能只能利用離地面300米以內的風能，一般指離地面300米以上的中、高空風能。
基本介紹
- 中文名：高空風能
- 外文名：High-altitude wind
- 自然資源：風能
劃分,特點,優勢,缺點,革命,
劃分
我國高空的劃分有很多種，一般是0-3000米為低空，3000米-6000米為中高空，6000米以上是高空。
特點
高空風能是人類迄今基本上沒有開發利用的新能源，這是一種儲量豐裕、分布廣泛的可再生清潔能源。
史丹福大學環境和氣候科學家的研究報告指出：高空中蘊藏的風能超過人類社會總需能源的100多倍。高空風的特點是風速大，分布廣，穩定性高，常年不斷。
優勢
風能與風速的立方成正比（p = 0.5ρv^3;，ρ-空氣密度，v-風速）——風速增加1倍，風能增加8倍（標準空氣密度為1.225kg/m，6000米高空中的空氣密度約0.644 kg/m，僅減少1倍左右），因此高空風能可高出地面上的數倍、十數倍、數十倍乃至成百上千倍。
高空風常年不息而且風力穩定，在近地面數公里以內，離地面越高風力越大越穩定。因此，採集高空風能發電可以獲得高穩定性、低發電成本的風電，這是高空風電的顯著特點之一，也是高空風電相比常規風電的最顯著優勢之一。
由於地面塔架式風電近幾年面臨消納困難、棄風率高的困景，使人們認識到高空風能的一個重大優點是可以在用電城市效區建造高空風力發電站，使輸配電距離很近；另一方面中國高空風能最豐富的地區江浙魯地區，正好是中國電力負荷最高的地區，可以就近消納。高空風能的這一特點破解了風力發電在電力消費中的占比越來越高所帶來的問題。
高空風行地面發電的高空風力發電機，理論上單機發電量可以與火電機組相媲美，而受制於風機葉片材料和塔架強度，塔架風電的單機最大容量從目前看基本不可能大於20MW。而高空風力發電是基於風箏飛行和多風箏串聯，理論上可以像火車一樣，掛載多達數百節車廂從而在單風箏功率不大的情況下，獲得非常大的軸功率，從而降低成本。
缺點
根據德國馬普生物地球化學研究所研究人員的一項最新研究，高空急流蘊涵的風能資源只有7.5太瓦能量。這個數值只有早先估計的1/200，不足人類基本能源需求的一半。
利用氣候模擬，研究人員還發現，如果高空急流如果大規模作為可再生能源使用將會導致的氣候變化——高空風機捕獲了高空急流的所有能量，高、低緯度地區間的氣壓差將會消失，整個氣候系統將會發生巨大變化，因此會帶來大氣環境中300太瓦能量的減少，這將帶來災難性後果。
顯然，高空急流作為可再生能源的潛力被誇大了。大規模使用高空風能存在一定風險，這提醒我們在利用環境友好的可再生能源時更仔細研究其全球影響。
以上結論也很有爭議，中國能源局披露“2014年風電上網電量1534億千瓦時 占全部發電量的2.78%”，實事說明以上結論是占不住腳的。但是說高空風力足夠人類能源需求的100倍，即不能證實，也不容易證偽。
革命
能源專家認為，到2030年，高空風能、微藻生物石油、海洋波浪能、核聚變、深部地熱能、衛星太陽能系統將成為6種無限能源。
人類迄今基本沒有開發利用的高空風能，或將會因新浮空技術的不斷開發成功，而在2015年實現利用。據英國《每日郵報》線上版近日報導，有科學家預測，利用高空風能進行發電將不再是天方夜譚，而會成為確定無疑的事實。
利用可再生能源的重要性無須贅述。但人們面臨的困擾是，這些能源不像化石燃料那么高密度——可再生能源通常呈分散狀。換句話說，為了取得我們要求的能源量，則需要讓開採覆蓋到更廣大的地域。因此，科學家與企業皆在奮力尋覓儘可能密集的可再生能源，而其中，非常有前途的就是沒怎么被人類開發過的高空風能。
人們走在街道上感受到的迎面吹來的風，並不能為他們所在的城市提供電力，但於理論上，一台放置在城市高空的風力機器卻可以做到，這就是高空風能。但科學家與新能源公司對它感興趣的理由還不止於此。參照美國《連線》雜誌線上版2009年6月15日一篇文章資料，全球最優的高空風力發電源匹配的恰好也是人口密集地區——包括北美的東海岸和中國的海岸線。
利用高空風能發電的原理非常簡單：隨著與地面距離的增加和表面摩擦的減少，風速將逐漸加大。而每增加一倍速度，其所蘊含的能量在理論上將增加8倍。那么，地球上最強勁穩定的風，就是存在於距離地面4到10公里高的大氣對流層，此處風速超過每小時100公里，也比地面風更好預測。
但沒有開發者會想建造一個近萬米高的大風車，尤其是在人口稠密區。於是，自提出構想以來，高空風電的兩種主要框架是：在空中建電站，以電纜輸送電力到地面；或者打造一隻“大風箏”，風力拉伸產生機械能，再經由發電機轉換為電能。
這兩種關於高空風電的構架，並非不符合實際，但一直以來卻沒有任何嚴格的技術評估。
其中部分因素，是其所需鋪設的大量基礎設施，以及在實際套用上還需要儲存大量備用能源。對政府部門而言，這樣漫無邊際的工程不是他們想要的，反之則更樂意關注“未來10年左右的時間可以迅速商業化”的項目。 這本是一個長存的困窘局面，不過，美國加利福尼亞州立大學的氣象學家克里斯蒂娜·阿徹近日對英《每日郵報》表示，利用高空風能進行發電將會成為確定無疑的事實，因為當前，全球許多公司針對高空風能的利用技術投入了大量研發，其成果或許將在2015年前後打開高空風能的市場。
其中包括，波士頓阿爾塔羅斯能源公司正在研製的60英尺(約18米)高、填充氦氣、裝置了固定渦輪的類似飛艇的浮空設備；加州瑪卡尼電力公司開發的由機載計算機控制的“大風箏”，看起來就像一個滑翔機安了4個高速運作的轉子；以及其他種種新式設備。
它們擁有的一個創新點是：以往高空風能的目的地一直是對流層，但當下的公司們更關注2000英尺(約600米)這層“天花板”——在此之上空氣空間發生強烈的摩擦。據波士頓阿爾塔羅斯能源公司聯合創始人亞當·瑞恩估算，2000英尺高度的風力，為350英尺標準高度地面風機的20倍。
這些高空風能的支持者亦表示，他們的產品更加小巧靈活，且在價格上遠優於裝備著粗大葉片、塔身必須固定在地表或海洋深處的傳統風機。
這種成本的節省便意味著廉價電力。據推算，在實現廣泛套用的條件下，高空風能可使得風電價格由當前地面風電的每千瓦時9美分到10美分，降至為2美分。
對此，克里斯蒂娜·阿徹認為，儘管尚不是現實，但這已是人們可預見的最便宜的能源價格。
