在德国克里克斯布尔(Klixbüll)的摩托车飞行员试点站点的机载风力涡轮机。

在德国克里克斯布尔(Klixbüll)的摩托车飞行员试点站点的机载风力涡轮机。Axel Heimken /图片联盟通过盖蒂图像

颤抖的起步后,机载风能正在慢慢起飞

许多公司正在开发技术,例如大型风筝,可以将风能收获到地面上方半英里处。尽管仍处于新生的阶段,但机载风力发电可能可能在偏远的位置或从遥远的海上飞行。

抬头浏览毛里求斯的白色沙滩,您可能会看到巨大的帆,就像帕拉纸或风筝冲浪者所使用的那种帆一样,但是三居室公寓的大小,绕过头顶的looping figure-eights。帆不是旅游胜地 - 它是产生电力对于东非海岸附近这个岛国的电网。

由德国公司于12月推出摩索帆的力量,巨大的机翼是世界上第一个完全自主的商业“机载风能”(敬畏)系统。该公司表示,在过去的两个月中,它一直以100千瓦的目标交付,这足以使多达50套房屋供电。这只是岛上电力需求的一小部分,但是,摩西牛的希望,这是未来的标志。

随着世界朝着零排放的速度,几乎所有未来电力生产的途径都预见了风的重要作用。这国际能源协会预测,到2050年,风能飙升了11倍,风能和太阳能占该地球电力需求的70%。得益于世界各地的风力涡轮机的数量不断扩大,并且在全球范围内装饰了Ridgelines,在过去的十年中,风力发电的成本暴跌了约40%。

但是一些专家说,这些巨大的涡轮机并不总是最好的解决方案 - 它们可能是昂贵的或在逻辑上不可能安装在偏远的位置或深水中,而且无法达到风吹吹的高度。为了收获这些斑点,关键可能是放风筝。现在,数十家公司和少数学术机构正在调查许多空降选择。这些范围从柔软的翅膀转换为拖船并拉动风筝线到有用的能量,到复杂的刚性工艺品,这些刚性工艺在船上载有涡轮机和发电机,并将电力驶向系绳。

倡导者设想了托管数百个风筝的风电场,这些风筝在遥远的海水中绑在驳船上。

米兰理工大学的工程师Lorenzo Fagiano说,机载系统具有一些关键优势。空降风欧洲,成立于2019年。在某些国家 /地区,适合风电场的土地变得越来越苗条:风电场通常需要71英亩的土地来产生兆瓦,而化石燃料厂的12英亩土地则最终将用完。“第一批农场是最好的景点,最好的景点有限,”克里斯蒂娜·阿切尔(Cristina Archer)说。风力研究中心(船员)在特拉华大学。

另外,通常,您走的越高,风就越快。Fagiano说:“对于风速增加了两倍,这是力量的八倍。”空降系统最多可以达到800米(半英里),远远高于最高的风力涡轮机的200至300米尖端。这风力发电的理论全球限制据估计,高海拔高度约为地面上可以收获的4.5倍。

Fagiano补充说,将机翼带到偏远位置是相对便宜且容易的。这些系统放在容器中,可以在有道路或码头的任何地方放下。他们也可以将其束缚在深水中的锚驳船上,那里的传统风力涡轮机无法忍受。它们的高度具有适应能力,因此可以将它们向上或向下移动到最难吹的地方,这通常会随季节而变化。“这是一个好主意,”阿切尔同意。“吸引力在于它在材料和成本方面的简单性。”

摩西式在德国克里克斯布尔的机载风力涡轮机。

摩西式在德国克里克斯布尔的机载风力涡轮机。摩西牛排集团

弓箭手补充说:“它不会取代传统风。”但是倡导者设想了在遥远近海的驳船上举行数百个风筝的风电场,而单翼(或较小的阵列)可以解开,以帮助在山上为偏远的岛屿,临时军事装置或采矿作业提供动力。

这些想法已经存在数十年了,但是使用风筝,机翼或无人机捕获风能的途径一直很颠簸。例如,在2020年,在工程师无法经济地工作后,由Google收购的一家空降风能公司在著名的折叠运营中收购。但是,其他一些追求更轻松,更简单的技术(例如摩索尾巴)的版本现在正在商业化。2021年美国能源部向国会报告得出结论,这个想法具有很大的潜力,空中系统可能能够收获与美国与地面风系统相同的能源级数量级an important part of the nation’s energy solution.


摩排实际上是从2001年开始的,目的是:建造柔软的风筝翅膀以在海上拉船。传统上,航运业一直依靠一种原油,肮脏的化石燃料称为掩体燃料,这个想法是,像旧的帆一样,机翼可以大大减少船舶的燃油要求。这是一个之前的概念。摩托车预计石油价格会继续上涨,使其产品更具吸引力。取而代之的是,石油价格在2009年(以及2014年和2020年再次)崩溃。现在,有了联合国国际海事组织的更严格要求减少排放的船只,其他公司,包括来自空中客车的衍生,正在拖船拖船。但是早在2015年,摩索艇就将重点转移到用摩托车发电的发电上。

风筝比许多偏远地区为柴油发电机支付的电力便宜。

他们的系统 - 喜欢正在开发的其他几个- 依靠大约150平方米的降落伞状翅膀来骑风。空气中没有涡轮机,系绳不是电线。取而代之的是,能量是从线上的拖船上生成的。Fagiano说:“绞车的刹车正在发电。”软件以图形模式自动驾驶风筝,以获得产生能量的最强拉力。然后该系统更改机翼的飞行模式,以便可以用最小的电阻将其拉入,从而消耗一点能量以将其吹回去。这种模式重复,产生的能量远远超过消耗的能量。

听起来很简单,发电系统是非常标准的。但是,摩西尾巴的首席技术官斯蒂芬·布拉贝克(Stephan Brabeck)表示,该团队花了大约7年的时间才能完善飞行软件,尤其是机翼可以安全地降落并自动发射。布拉贝克说,他们现在制造并卖出了五个单元毛里求斯第一个开始运行。他们认为,由于大雨,不合适的风或雷暴,机翼每年必须每年降落14次。航空航天工程师布拉贝克说,偶尔的飓风可能会藏在地面上,这使该岛不适合传统风力涡轮机。

这张长期暴露的夜间照片显示了风筝机载风系统的人物八飞行模式。

这张长期暴露的夜间照片显示了风筝机载风系统的人物八飞行模式。风筝能力

Brabeck说,在天际线上,帆的侵入性不如传统涡轮机,也更安静。他说,对于目前从柴油发电机那里支付超过30美分的人来说,它们具有经济意义。但是有挑战。Fagiano说,风力涡轮机可以杀死或伤口迁移鸟类,鸟类对这些风筝的反应“尚未得到很好的研究”。摩天排正在进行研究。Archer指出,任何此类系统上的系绳都可以从理论上绊倒无人机,甚至是小型飞机。而且,如果系绳断裂或指导系统失败,则系统可能会崩溃。

对于软翼来说,这可能没什么大不了的,但是其他公司正在追求僵硬的翅膀,更像是悬挂滑翔机,而不是放滑板。这些可以更有效,可以更好地控制,但是崩溃可能是一个更大的问题,使它们成为离岸使用的更好赌注。“本质上,它们是飞机,” Fagiano说。“他们将必须达到接近民用飞机的可靠性水平。”

第三种,更雄心勃勃的选择是制造一架硬翅无人机,该无人机在船上有重型风力涡轮机和发电机,并将电力降落到系绳上。此选项将产生更一致的能量(而无需在能源生产和能源消耗之间循环),但这很难破裂。

Fagiano说:“我们谈论的是一项具有很多方面的完全新颖的技术。”“新涡轮机。新的一切。”Google早在2013年就拿起了一个由Makani Technologies领导的一个这样的项目。他们进行了一些成功的测试,但经济学并没有加在一起,在2020年,Makani项目折叠。Google发行了一部有关这种体验的YouTube电影,并免费获得了Makani的所有研发和专利。

马卡尼(Makani)的硬翅无人机配备了风力涡轮机。

马卡尼(Makani)的硬翅无人机配备了风力涡轮机。X Development LLC

现在,许多其他公司正在竞选Google离开的地方,或找到更好的解决方案。这包括基于荷兰的风筝能力,该项目在加勒比海地区和挪威Kitemill,目的是制造兆瓦规模的系统。其他人甚至正在设计类似的系统,这些系统在相同的原则下工作,但是水下而不是在空中上空,而是使用洋流代替风,以八八八杆的速度驱动潜艇滑翔机。摩天艇计划在海上移动之前测试美国中西部的空降风电场的概念。“您需要很多空间,” Brabeck说。

Fagiano说,随着商业活动的加剧,最大的障碍之一是监管:空域规则并非旨在容纳这些翅膀。他说:“这是鸡肉和鸡蛋。”“只要没有技术,它们就不会制定法规。没有法规,公司很难筹集资金。”

Fagiano说,现在有了第一个商业飞行员产品,“在偏远地区,成本已经非常有竞争力。”他说,如果空气传播的风系统开始生产,那么毫无疑问,它们会产生负担得起的能源。他说:“问题是我们是否曾经达到批量生产。”