风筝发电的科学原理是什么

　　放风筝和发电似乎是风马牛不相及的事，但是现在有很多的科学家都会利用放风筝来发电。下面是百分网小编为你精心推荐的风筝发电的科学原理是什么，希望对您有所帮助。

风筝发电的科学原理是什么

　　风筝发电的科学原理

　　风筝借助风力发电的原理很简单。放风筝时，风筝的平面几乎垂直于风向，从而产生了最大的上升拉力，这种拉力就作用在放风筝的绳索上。风筝的绳索拉动固定在地面上的转盘(卷扬机)上，使之转动，再由转盘带动发电机，当发电机转动时，便能发出电来。

　　能发电的风筝当然不是我们在公园里常见的“娱乐型”风筝。这些发电风筝通常面积大、重量轻、抗风力强，风筝面采用高强度轻质材料制成。放飞这些发电风筝，当然也不再是靠人的双手，而是要通过专门的设备来进行。所以，风筝上还需要安装多种传感器，以便控制风筝的高度、风筝平面的倾角等。

　　风筝在受风力作用上升的过程中，拖动地面上的卷扬机发电。当它升到一定高度后，就需要收回并重新放飞。这时，控制器控制风筝的平面，使之几乎平行于气流方向，这样，风筝返回的阻力最小。由于风筝发电只有在风筝上升时才能做功发电，收回时并不做功，因此，单个风筝发电是间歇性的。可以用两个风筝带动同一台发电机，当其中一个风筝升空做功发电时，另一个风筝是逆程返回，两个风筝轮流工作，就能使发电机处于持续发电的状态了。

　　风筝借助风力发电的成本很低，据估计只是平均发电成本的1/30，因此是很有前途的一种发电新方式。

　　风筝发电机原理

　　风筝风力发电机的工作原理很简单：风筝在风力作用下，带动固定在地面的'旋转木马式的转盘，转盘在磁场中旋转而产生电能。对于每个风筝而言，转盘都会放开一对高阻电缆，控制方向和角度。风筝并非是我们在公园常见的那种类型，而是类似于风筝牵引冲浪的类型———重量轻、抵抗力超强、可升至2000米的高空。支持者称，这种旋转木马发动机的其他组件加起来的成本也只有36万欧元，而且只需要有限的空间。据他们估计，即便直径只有320英尺(100米)，风筝风力发电机也可产生5亿瓦的能量。对巨杉自动控制公司而言，幸运的是，该公司员工可将它们带回家仔细研究。这家公司的核心产业是传感器设计和工业自动化装置。R&D负责人马西莫·伊波利托受其悬挂式滑翔和风筝牵引冲浪等周末爱好的激发，开始琢磨一种特殊的风力发电装置概念，最终风筝风力发电机诞生了。

　　风筝中的作用

　　①古老的风筝，已经不仅仅是娱乐玩具，在科学技术高度发达的今天，风筝同样在为人类作贡献!

　　②风筝又名纸鸢(yuān一种凶猛的鸟)、纸鹞(yào雀鹰)，最早发源于中国，至今已有2000多年历史。据说巧匠鲁班就曾“削竹为鹊，成而飞之”，应当说这是风筝的前身。五代时期的李邺，曾在宫中以线放纸鸢为游戏，又别出心裁地在鸢的头部安装竹笛，风入竹哨，发出像古筝一样的响声，因此得名“风筝”。英国著名学者李约瑟把风筝列为中华民族的重大科学发明之一。美国华盛顿国家航空和空间博物馆中有一块说明牌上也醒目地写着：“最早的飞行器是中国的风筝和火箭。”

　　③风筝的发明，对科学技术的发展产生了深刻的启示：1749年，美国一位名叫威尔逊的天文学家，研制成世界上第一台空中试验仪。他用6只风筝将天文仪器吊到700多米的高空中进行科学试验，第一次测到了大气的温度，并取得了一些重要的理论数据，推动了天文学的发展。1752年，美国科学家富兰克林曾用风筝挂上一只铁钥匙，在雷电交加时，把风筝送上天，引来雷电，从而证明了雷电也是一种放电现象，避雷针也由此发明。1804年，英国的乔治格雷爵士用两只风筝作机翼，研制出了一架5英尺的滑翔机。1894年，英国科学家设计了一只供战场观察的军用风筝，其作用犹如当今的卫星电视转播……

　　④最近，科学家提出了利用风筝发电的新方法。据估计，风筝风力发电机获得每千度电的成本仅有1.5欧元。而欧洲国家每千度电的发电成本平均为43欧元，风筝风力发电机的成本仅是后者的三十分之一。

　　⑤据报道，俄罗斯物理学家在这方面作过探索。他们将50个巨大的风筝，放到空中从上至下排成一串，看上去就像一架通天的梯子。每个风筝伸展开来足有足球场那么大。而牵扯这些风筝的绳索约有6000米长，路灯杆那么粗。假如风筝所在高度的风力不足的话，人们还可以放松绳索使风筝升高。意大利科研人员计划建造发电能力在几兆千瓦范围的大型设备，并在计算机上成功地进行了模拟计算。设想的风筝发电装置，在风力作用下能够带动固定在地面的旋转木马式的转盘，转盘在磁场中旋转而产生电能。这种风筝重量轻，抵抗力超强，可升至2000米的高空。一个直径1000米的巨轮便可以提供250兆瓦的发电能力。这将是第一台发电能力和常规电站不相上下的可再生能源发电设备。

　　⑥此外，科学家还设计建造家用式的高空风力发电设备。房主可以把这样的设备安装在自家房顶上，或许还可以替代太阳能电池。这些小型风筝梯子只需100米或者200米高，就可以足够为一户人家提供几千瓦的电力。

　　⑦当今，风筝在科学试验和工农业生产上的应用更为广泛。利用风筝作海洋救生工具;利用风筝牵引船只;利用风筝传递信件;在风筝上安装无线控制照相机，进行空中摄影;在风筝上安装喷水器，喷洒悬崖上的植物……这些应用极大地方便了人类的生活。

　　风筝发电的前景

　　在经过6年的艰苦研究和申请了7项专利后，他领导着一个20人的团队设计出可发电的巨型旋转木马（carousel）。该小组认为这一装置将在未来两年内投入使用。48岁的伊波利托说：“它被称之为一场革命，但我将此看作是新能源未来的一部分。一旦将光电发电、光热发电及风筝风力发电机有效结合在一起，我们就能尽力满足日益上升的全球电力消耗的需求。”

　　伊波利托认为，鉴于其覆盖区域小却可产生巨大能量的特点，风筝风力发电机将成为首选风力发电机，使其优于诸如滑翔机发电机和风车等类似项目。迄今为止，这一项目看上去极富前景。一种称为MobileGen的小型便携式风筝风力发电机（由平板载货车拉拽的一个风筝）在8月份的测试发射中就取得了进展。它能产生一定的能量，另外还有一系列改进。伊波利托表示，研究人员看到这种发电机运行时的心情简直难以言表。尽管如此，风筝风力发电机的发展前景似乎并不能一帆风顺。有人虽对这一概念表示赞赏，但仍持一种观望态度。

　　优点

　　为意大利政府机构ENEA研究再生能源的卢西亚诺·佩拉奇（Luciano Pirazzi）说：“鉴于风筝风力发电机的发电量及低成本，这确实是一个令人神往的项目。不过，该项目仍存在一系列不确定因素———目前，它基本上还只是停留在绘图板上的一个概念而已。其可行性有待于进一步证明。”人们心中对这种新型发电机的巨大疑问包括，发电机的安放位置以及令人头痛的空域许可证行政审批手续等问题。根据专家的推测，风筝风力发电机有可能会耸立在曾是特里诺维切累斯核电站所处区域的上空，那里早已是禁飞区。

　　到2010年，意大利必须将其再生能源的比例增至总电量的22%，以满足欧盟再生能源政策目标的要求。风力发电是再生能源的一个重要组成部分，而来自国内外企业的竞争有望进一步加剧。因在风筝风力发电机项目上的出色表现，巨杉自动控制公司被授予了“2006世界再生能源奖”。

　　风筝风力发电机也使都灵公用事业公司AEM相信其所具有的巨大价值，这家公司最终同意承担风筝风力发电的实验样机40%的费用，并作为技术合作伙伴在合约上签了字。这是AEM公司首次进行此类项目的投资，这家公司距意大利主要进行风车发电的沿海地区较远。AEM公司工程师安德里亚·庞塔说：“当第一眼看到这个设计时，你会忍不住发笑，因为它的样子实在有些滑稽。不过，随着对它的了解逐步深入，你会发现，这个想法安全可靠，且这项技术已经存在。”

　　原理

　　用两个滑翔伞形状的风筝解决单个风筝间断发电，风筝自己升高到十千米，拉动地面上的卷扬机发电。风筝上安装7种传感器（GPS、湿度、温度、大气压、风速、电子指南针、陀螺仪）微型风力发电机及数传电台，地面上设置无线电接收机，通过计算机控制（操纵装置）风筝的迎风角度、姿态、高度和位置，当风筝表面垂直于气流，风筝因风阻力产生最大拉力，风筝通过绳索拉动风筝操纵装置，通过变速箱、拖动发电机发电。当绳索放完逆程返回期间，风筝操纵装置改变风筝迎风面角度，使风筝平面近乎平行于气流方向，使其减小阻力。其特点是；单个风筝发电机是间断输出电力，逆程返回期间要靠外部能量恢复，在工作与逆程返回时交替改变风筝的迎风夹角，能够产生最大的牵引力和最大升力使风筝爬升的目的。两只风筝轮流做功，当其中一个风筝正程做功时另一个风筝是逆程返回。风筝操纵装置还有一个重要的作用，是能控制风筝的拉力，调整输出的能量。当风速过大时，减小风筝迎风角度（面积），或调整风筝高度，避免损坏风筝和发电机。

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