大风

如今，当你开车行驶在高速公路上时，远处的风力涡轮机是一种熟悉的景象，像许多超大的金属蒲公英一样从景观中发芽。然而，你现在有多少次看到风力发电场的涡轮机不转动?

的 停机时间每个风电场的经历 代表没有用来发电的时间。(根据美国能源信息管理局(U.S. Energy Information Administration)的数据，2016年美国风电场的运行率仅为34.7%——这一数字包括维修停机时间和风力不足的天数。)事实上，风能的间歇性可能是这种免费、清洁和丰富的能源的最大缺点。

但一群技术专家、工程师和初创公司认为，不一定非要这样。地热能是一种“永远在线”的能源。2016年，美国地热能站点的运行率为74.2%。如果风能以某种方式接近地热规模的容量呢?

下一代风能倡导者指出，你只需要上升到一公里的高空，就能找到几乎永不停歇的风。例如，根据最近的一项研究，与高海拔地区发现的风能相比，整个世界的能源预算只是九牛一毛。世界在任何时候都会消耗大约18太瓦的电力(来源:IEA)，根据这项研究，从高空风中提取18太瓦的电力不会对世界的风或气候产生明显的影响。

此外，与地球上少数多风地区是主要地点的传统风力发电场不同，潜在的空中风能(AWE)站点在世界各地普遍存在。高空风几乎在任何地方都刮得更稳定、更有力、更可靠 地球有人可能会想看看。

那么世界如何从这里到达那里呢?首先，正如大多数AWE公司和研究人员所发现的那样，最有前途的AWE系统实际上并不是涡轮机——它们是风筝、改装降落伞、无人机、飞船、系绳飞机，或者是这些空中系统的巧妙组合。

然而，放弃涡轮机使问题变得相当复杂。在一个简单的步骤中，工程问题从一个相对简单的将螺旋桨固定在地面的一根杆子上，变成了一个定制航空技术的空中系统，现在有了双重问题，即在严格限制的缆绳下盘旋或盘旋——受到永不停停的风的冲击——同时产生的电力比它在推进、引导和维持自身运行时消耗的电力还要多。

换句话说，AWE是一个非常具有挑战性的工程问题。但它的吸引力也是显而易见的。

意大利比萨圣安娜高等学校(Scuola Superiore Sant’anna)研究员安东内洛•切鲁比尼(Antonello Cherubini)表示:“它具有巨大的潜力。”凯鲁比尼对整个AWE行业进行了可能是最全面的概述，他在2015年的杂志上发表了他的团队的发现可再生和可持续能源系统”。

基鲁比尼说，兆瓦级的AWE发电厂并不难想象，因为物理学中没有什么基本原理不能被扩大到由更大的空中风力“涡轮机”组成的农场。

对于总部位于意大利都灵的初创公司KITEnergy来说，AWE“涡轮机”是以他们公司名字命名的风顶飞行器。KITEnergy项目经理Gian Mauro Maneia说，基于风筝的AWE有可能达到兆瓦级的规模。

他说，扩大到250千瓦的原型涉及两大挑战，需要大量的计算机模拟:风筝的自动飞行控制系统和发电机的动力系统。KITEnergy电力系统采用两种储能技术。一个 商店能量在电场中的平行电板(所谓“超级电容器”)，而另一个 商店通过化学反应获得能量(也就是电池)。超级电容器可以快速充电和放电，但它不能长时间保持电量 术语和电池所做的事。所以，要想在一大口和一小口的能量之间取得适当的平衡，需要仔细建模。

当然，风筝并不是产生敬畏的唯一方式。第二种流行的方式是通过无人机。荷兰Ampyx Power公司已经开发了一种基于无人机的AWE系统，该系统在方法上与KITEnergy相似——即卷出和卷入系绳和地面发电方法。

Kruijff说:“仅在北海就有600根电线杆等待翻新。”“我们计划的发射客户有100个这样的杆子。”

除了选址在预制结构上，Ampyx Power的AWE战略还提供了其他成本削减措施，他们预计的功率评级将与目前的海上风力涡轮机相当。对于初学者来说，运输和安装系统更简单，因为没有像巨型风力涡轮机叶片那样需要特殊运输和间隙的超大部件。

Ampyx Power AWE平台还需要更少的昂贵的航空级部件，包括传统的涡轮叶片。相反，与许多AWE技术一样，在AWE范式下，地基风能的硬件问题更多地变成了软件问题。