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主题:现阶段在高空建立风力发电场是不是可行 -- yg1993

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  • 家园 现阶段在高空建立风力发电场是不是可行

    现在的风电场一般都是建在地面或海上,建在地面上的话在国内有可能会占用耕地什么的,而且最大的问题是地面和海上的风力不稳定,没有风的情况也是经常发生。但是在高空就不一样了。下面我转一个介绍大气层的文章。

    对流层(troposphere)

      位于大气的最低层,集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接,上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17~18公里,在中纬度地区平均为10~12公里,极地平均为8~9公里,并且夏季高于冬季。

      对流层中,气温随高度升高而降低,平均每上升100米,气温约降低0.65℃。气温随高度升高而降低是由于对流层大气的主要热源是地面长波辐射,离地面越高,受热越少,气温就越低。但在一定条件下,对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象,称之为“逆温现象”。由于受地表影响较大,气象要素(气温、湿度等)的水平分布不均匀。空气有规则的垂直运动和无规则的乱流混合都相当强烈。上下层水气、尘埃、热量发生交换混合。由于90%以上的水气集中在对流层中,所以云、雾、雨、雪等众多天气现象都发生在对流层。

      在对流层内,按气流和天气现象分布的特点又可分为下层、中层和上层。

      (1)下层:下层又称扰动层或摩擦层。其范围一般是自地面到2公里高度。随季节和昼夜的不同,下层的范围也有一些变动,一般是夏季高于冬季,白天高于夜间。在这层里气流受地面的摩擦作用的影响较大,湍流交换作用特别强盛,通常,随着高度的增加,风速增大,风向偏转。这层受地面热力作用的影响,气温亦有明显的日变化。由于本层的水汽、尘粒含量较多,因而,低云、雾、浮尘等出现频繁。

      (2)中层:中层的底界在摩擦层顶,上层高度约为6公里。它受地面影响比摩擦层小得多,气流状况基本上可表征整个对流层空气运动的趋势。大气中的云和降水大都产生在这一层内。

      (3)上层:上层的范围是从6公里高度伸展到对流层的顶部。这一层受地面的影响更小,气温常年都在0℃以下,水汽含量较少,各种云都由冰晶和过冷水滴组成。在中纬度和热带地区,这一层中常出现风速等于或大于30米/秒的强风带,即所谓的急流。

      此外,在对流层和平流层之间,有一个厚度为数百米到1~2公里的过渡层,称为对流层顶。这一层的主要特征是,气温随高度而降低的情况有突然变化。其变化的情形有:温度随高度增加而降低很慢,或者几乎为等温。根据这一变化的起始高度确定对流层顶的位置。对流层顶的气温,在低纬地区平均约为-83℃,在高纬地区约为-53℃。对流层顶对垂直气流有很大的阻挡作用,上升的水汽、尘粒多聚集其下,使得那里的能见度往往较坏。

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    从这个文章介绍来看,大气层的下层的风力是比较大的,而且比较稳定,任何一个时间都是差不多的。如果能在这里,比如用飞艇,大风筝什么的建设风力发电场,至少发电效率比地面要高出很多。当然有一些技术上的问题,比如材料方面的,但是现在科技这么发达,这些都不应该是问题了。

    • 家园 用不着飞艇、风筝什么的,直接在喜马拉雅山顶上就可以

      珠风顶部,常年风力在七级以上,七级是最低的时候……不过要解决的问题好像多了点……

    • 家园 这个已经不是什么新主意,记得上世纪五十年代的无线电杂志登

      有关的想法。后来好像在那儿看过这个想法是十九世纪出来的。但人们对解决电的传输, 和固定大“风筝”无法解决。传统的线传输,光电线自重就得50-120吨(铜线),碳纤维也得10吨以上,同时还得考虑固定“风筝”在空中的力,那么得更粗的线解决。估计最后只得用碳纤维方案解决。

    • 家园 超低温发电技术

      似乎还没影子呢。工作环境太恶劣了。

      此外还有电力的存储和输送问题。现在不大可能,再过几十年难说。

    • 家园 我也关注这种技术,不知道现在进展怎么样
      • 家园 西悉尼大学的机电学院的院长就是研究高空风力发电的

        澳大利亚的西悉尼大学的机电学院的院长就是研究高空风力发电的。

        好多年前为公司搞课题时,在学院工厂看到过他定制的实验设备。

        不知他现在还在那里吗,你可以上网去查查。

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