世界上最高的风力发电机已经建成:其高度达365米,每天可为1200辆电动汽车充电。

世界上最高的风力发电机已在德国达到最终高度。这座建在卢萨蒂亚地区希普考的巨型结构高达365米,这一数值使其仅比柏林电视塔低几米。但除了高度纪录之外,这个项目真正有趣之处在于地面300米高度处的状况。
GICON的理念是利用那些迄今为止常规陆上风力发电机几乎无法触及的风力条件。在那个高度,风势更强劲,且更为稳定,这使得使用与其他较低高度设施相似尺寸的转子就能产生更多电力。
该项目刚刚克服了最后的重大障碍之一。作为结构组成部分的伸缩系统使得内部结构能够被提升到最终位置,从而使整个设施的总高度达到365米。在完成最后的工作后,预计将于11月投入运行。
这台风力发电机每天可为超过1,200辆汽车供电

希普考风机的构造与人们传统印象中的风力发电机大相径庭。GICON没有采用传统的巨大塔架,而是设计了一种钢制网格结构,并搭配伸缩系统,使得涡轮机能够安装在更高的位置。
该风机的轮毂高度可达300米,转子直径约为126米。顶部装有一台功率为3.8兆瓦、相当于5,167马力的VENSYS涡轮机。从数值上看,这一功率可能比一些现有的大型风力发电机要低,但由于其工作高度极高,因此具备了不同的优势。
事实上,该项目的目标之一就是证明:大幅提高涡轮机的尺寸,无需按相同比例增大转子的大小,就能提升整个发电装置的性能。GICON声称,在转子直径不变的情况下,其技术能够产生出比相同高度下的传统风力发电机多出一倍的电能,不过最终效果仍取决于每个安装地点的具体条件。
以下是帮助我们了解该项目规模的最有趣的数据之一。GICON估计,安装在该原型机上的3.8兆瓦涡轮机每年至少能产生1800万千瓦时的电能,约合18吉瓦时。该公司认为,这一电量足以满足约6000户家庭的年度用电需求。
放到电动汽车领域来看,这一数字同样令人瞩目。如果所有这些电能都专门用于为电池容量为40千瓦时的汽车充电,那么每年18吉瓦时的电量足以支持约45万次完整充电。这意味着平均每天约有1,233辆汽车能够完成一次40千瓦时的充电。
当然,这只是一个能量换算值,并非充电基础设施的实际容量。还需要考虑运输、转换和充电过程中的损耗,此外产生的电能也未必会被储存起来以供日后使用。即便如此,它仍有助于让我们了解单个充电设施的发电规模。
还有另一个可能引起混淆的数字。近几个月来,GICON称其年发电量可达30-33 GWh,服务约7,500户家庭,但这一预测是基于未来采用该高塔技术安装的至少8 MW风力发电机。这并非针对配备3.8 MW涡轮机的Schipkau原型机所预估的发电量。
如果未来真的能通过这类装置实现30-33 GWh的发电量,那么相当于40 kWh电池容量的电动汽车每年可完成约750,000至825,000次完整充电,或每天相当于2,055至2,260辆汽车。这些虽是理论数值,但说明了为何GICON认为该技术有望超越这一初始原型机的发展前景。

另一个重要方面是能够更好地利用那些传统风力发电机无法获得极高发电效率的地块。在300米的高度,风况通常与近地面不同,并且更为稳定。该公司甚至考虑将这类风力发电机整合到现有的风电场中,通过利用更高的高度来提升发电量,而无需占用额外的大片土地。
该结构并非仅为首个原型而设计。GICON表示,他们使用了市面上现有的组件,并采用了便于日后将其转化为批量生产的结构设计。整个项目使用的钢材超过2,000吨,由约22,000个部件组成,这足以体现将涡轮机安装到如此高度的复杂性。
因此,这一纪录几乎算是该项目中最不值得关注的部分。风力发电机能够达到365米的高度固然引人注目,但真正的目标在于证明,在如此高度存在的风力可以成为另一种可再生电力来源,其发电量足以弥补结构设计的复杂性。
希普考的装置仍需在实际运行中证明其性能。计划于11月进行的试运行将是一个机会,可以实地检测300米高度处的风况能在多大程度上帮助实现预期目标。如果测试结果理想,接下来的步骤将比创造这一纪录更为重要:将该技术应用到功率和产量更高的装置上。
这就是与电动汽车的比较出现的地方。这台首台风力发电机预计每年可产生18 GWh的电能,从理论上讲,相当于每天为约1,233辆电池容量为40 kWh的汽车充满电,且这一状况可持续一整年。如果未来该设备的发电量达到30-33 GWh,那么每天为汽车充电的辆数将超过2,000辆。能源并非凭空产生,但如何在相同的面积上产出更多电能,可能成为持续提升可再生能源发电量的关键之一。