该重估风阻型高空风能转换机理的价值了(五)
——价值的重温与重估(续)——
适用性
风筝版风阻型机理的产品化,能够完全立足于机械以及伞翼运动和风帆航海运动装备等行业当前的材料、制造、技能水平。
风筝版风阻型机理基于滞空结构风能转换运动的速度一致性,能够基于传统串式风筝的结构成熟度,便捷的通过风载机构的串接实现单机风功率的扩容,从而使当下的高空风能转换技术尚只能寄希望基于高度提升单机风功率的技术水平,跃升为双基元协同水平。这不仅使高空风能转换技术相对于传统风电技术在筹建周期及后期扩容方面的优势得到明显的强化,还消除了规格壁垒造成的迭代性浪费和“在线规格及库存量”对项目投产及综合运维成本的影响。
风筝版风阻型机理的开关型机械自动化能力,不仅能够显著降低对运维技能的刚性要求,更使上位计算机测控系统能够便捷的基于负载需求,对其输出状态直接进行精细调控。而这种对计算机直接控制的适应性,不仅能满足对输出稳定性的伺服控制,还能“在线”实现阶跃性降载,或通过“双机时序组态”阶跃性提升输出功率。
成本
由于风筝版风阻型机理无需滞空随行自动驾驶仪及其相关的工业技术技能基础;且不依赖材料、工艺、模具、技能的新特升级和/或产业的重构/重组;特别是基于风筝、卷扬机以及机械联动及行程控制的技术成熟度,使其前期研发仅需面对单轴扑翼机的适用性设计问题。因此具有单位风功率成本的绝对优势。
环境影响
由于风阻型机理具有风载只取决于风速的特性,使其天生就是慢性子。因而几乎不存在由局部高速运动引发的噪声和动能伤害。虽然滞空结构的“振颤”,特别是系绳的横振,使其在理论上仍然需要面对噪声问题。但一来分贝值已不可同日而语;二来相较“消振”对结构完整性的重要程度而言,噪声不过是其中捎带脚的事儿。
由于风筝版风阻型机理的轻质化,使其在碳耗、能耗、废弃物回收等方面至少具有前列优势。
总体效益
风筝版风阻型机理的最大效益就在于:凭借原理重构,基于现有相关工业基础,使高空风能转换技术快速从“机理验证”阶段进入“产品验证”阶段甚至是“产业验证”阶段。从而有望显著降低行业性机会成本,并为风阻型机理的后续进阶占据先机。
余者已不足道。
——做为“技术原教旨主义者”早晚得直面的事儿——
做为一名知智欠费却稀里糊涂的就“利用风筝发电”上下求索十余年的“技术原教旨主义者”,虽不情愿但也只能在前段中大量以“风筝版风阻型机理”为例进行表述。其中,有力不足者,有心无余者。不过,既然特意加了修饰,就表明至少在“机构实现”之前,对其它版本的风阻型机理也多少做了辨证。而其中不得不直面的就是当下风阻型机理含量最多的一类——分离式风阻型机理。有关的辨思罗列如下以供参考。
风阻型机理至今已有多种版本。其中基于“轻气浮力”实现自持滞空的并不少见。
暂且抛开制造、运维的效费比难题,仅就力学模型而言,这种浮力版风阻型机理在理论上面临的瓶颈是:浮力始终只和质量力对着干,这就让风载彻底主宰了系绳状态——没有新力扶持系绳。尤其是寄希望通过张力强化系绳“刚性”的措施,就更是陷入了一个误区:张力只能影响弯曲程度!当始终竖直向上的浮力与系绳中心线的夹角增大后,对系绳张力的贡献能有多少?需要多大的浮力装置?自身的风载又有多大?然后,系绳的上部不得不加剧弯曲,以使浮力重归系绳滞空端中心线。而此时系绳系留端中心线的仰角几何?风载结构的高度几何?
这也是何以此类方案多采用浮力装置而少有基于风筝的根源——系绳弯曲到风筝都要泥菩萨过河了!
当浮力作用于系绳滞空端、受控风载作用于系绳中段时,上述状况会更恶劣!而原本想定只产生系绳张力的受控风载,何以会产生横向风载?只要能真实的解构出柔性风载结构的实际等效风载平面与系绳中心线的空间关系,情况自然就一目了然了!
至于欧洲的柔性翼为何都要对前缘进行加强就更是不言自明的事儿啦。
当浮力、系绳质量(长度)、风速共同决定的系绳系留端中心线仰角,可能会和风速一起影响柔性风载机构状态转换功能的可靠性时,该如何自由的去那更高处追逐更快的风?
于是,对视着的静载圈儿与动载圈儿都在对方的目光中发现了共同点——这系绳横载着实可恨!
只有解决了系绳承受横向载荷的问题,分离式风阻型机理才有可能在高空风能转换技术殿堂里得到一席之地。无他,排在“自持滞空”之后的是“高度”!风越大越要“顺风倒”就尴尬了。
——结语——
高空风能转换技术不易,风阻型高空风能转换技术更不易。毕竟滞空机理的动力学解释还不得不人云亦云。不过那毕竟是追求Kite Power逾三百年的心得。其实,所谓风速型vs风阻型的机理之争只是对风阻型机理禅位的场面话而已,胜负早在风速型机理诞生之时就以注定了。而急不可耐的资本也立马成了新王的拥趸。
可惜若早有悟者将风筝解构成几组杠杆和单摆,就不难了然:其实先贤早在风筝中藏好了锦囊!鸢者,鹞者,莫非王者。
不过,如若那样,会不会因为在任何一望无际之地,都能看到肆无忌惮的采用轻质刚性结构的系留式单轴扑翼机,而不得不重估风能的利用对全球环境的影响了?