大风
从高海拔提取风能
如今，当你开车在高速公路上行驶时，远处的风力涡轮机是一个熟悉的景象，它们从风景中拔地而起，就像许多超大的金属蒲公英。然而，你有多少次看到风力发电厂的涡轮机不转动?
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但一批技术专家、工程师和初创公司的干部表示，不必如此。地热能是一种“常开”的能源。2016年，美国地热能发电站的发电量为其容量的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，你只需要飞上一公里的高空，就能发现几乎从未停止过的风。例如，根据最近的一项研究，与在高海拔地区发现的风能相比，全世界的能源预算只是杯水车薪。世界在任何时候都要消耗大约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，与传统风电场不同，传统风电场是地球上少数几个多风地区的主要位置，潜在的航空风能（AWE）场所在世界各地普遍存在。高海拔风在地球上几乎任何地方吹得更稳定、更强劲、更可靠
事实上，AWE涡轮机可以代表风能需求的巨大飞跃。他们可以加入未来零碳能源的主流，即电网规模的强劲、可靠、永远（或几乎永远）持续的能源。
那么世界是如何从这里到达那里的呢?首先，正如大多数AWE公司和研究人员发现的那样，最有前途的AWE系统实际上不是涡轮机——它们是风筝、改装的降落伞、无人机、飞艇、系绳飞机，或这些空中系统的一些巧妙组合。
图片由Ampyx Power提供
然而，涡轮机的开沟使问题变得相当复杂。一步到位,，工程上的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，发展成一个由定制的空中技术组成的机载系统，该系统现在有两个问题，一个是用严格限制的系绳悬停或盘旋，一个是被那些永不停息的风击打，另一个是以某种方式产生更多的风电力比它在推动和引导自身以及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)的研究员安东内洛·切鲁比尼(Antonello Cherubini)表示:“它有巨大的潜力。”Cherubini对整个AWE行业进行了可能是最全面的概述，并在2015年的期刊上发表了他的团队的发现可再生和可持续能源系统”。
“高空风非常有利。我们谈论的是比地面多几个数量级的风。想象一下，人类可以利用风力涡轮机做些什么，这种风力涡轮机的风力比今天的风力强50倍。”
安东内洛·切鲁比尼，斯库拉·桑特·安娜
切鲁比尼说，考虑到物理学中没有任何基本原理不能扩展到由大型机载风力“涡轮机”组成的农场，兆瓦级AWE电厂并不难想象
对于总部位于意大利都灵的初创公司KITEnergy而言，AWE“涡轮机”是以公司名义设计的风机。KITEnergy项目经理吉安·毛罗·马内亚（Gian Mauro Maneia）表示，基于风筝的AWE有可能达到兆瓦级。
该公司的60千瓦原型机通过一个相互交换的方案发电，在这个方案中，这个帆伞大小的风筝在300米到1公里的高度飞行。然后，一个连接到地面站发电机的绞车将缆绳释放出来。这个
Maneia说，该公司目前正在研制一种250千瓦的模型，相当于一兆瓦、风筝基地AWE风电场的四分之一。
他说，位于多风地区的一个典型的地面风车一年可以运行2000到2500个小时，其运行时间为8760个小时。KITEnergy的原型机可以安装在更多的地方，而不是地面风车所需要的只选择风力基地的地理位置。即便如此，他说，他们发现在KITEnergy系统的名义容量下，他们每年至少可以发电3000到3500小时。
KITEnergy提供的图像
他说，扩大到250千瓦的原型需要两大挑战，这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电力系统。KITEnergy的电力系统使用两种储能技术。一个
当然，风筝不是产生敬畏的唯一途径。第二种流行的方式是通过无人机。荷兰公司Ampyx Power开发了一种基于无人机的AWE系统，该系统与KITEnergy的方法类似，即放卷和收卷栓系和地面发电方法。
图片由Ampyx Power提供
但Ampyx电力公司的战略主要是瞄准海上风力发电场。传统的海上风力发电场在涡轮机的基础上施加了很大的扭矩。最终，经过数年的时间，扭矩使地基松动，不得不放弃这些场地。
然而，Ampyx Power的产品开发主管Michiel Kruijff说，与目前的标准风车相比，他们的AWE系统仅对基础施加20%到30%的扭矩。因此，当更换海上涡轮机时，可以更换Ampyx Power无人机AWE平台。
克鲁伊夫说：“仅在北海就有600根电线杆在等待翻新。”。“我们预计的发射客户有100根这样的电杆。”
除了在预制结构上选址外，Ampyx Power的AWE战略还提供了其他降低成本的措施，以实现与当今海上风力涡轮机的额定功率相当的目标。首先，运输和安装系统更简单，因为没有像巨型风力涡轮机叶片这样需要特殊运输和清理的超大部件。
Ampyx Power AWE平台还需要更少昂贵的航空级零件，同样包括传统涡轮叶片。相反，与许多AWE技术一样，在AWE范式下，地面风能的硬件问题变得更像是软件问题。
“复杂性在于系统和软件。最后，当所有的事情都说了，做了，系统应该是简单的。但是软件将会很复杂。这就是我们现在面临的挑战。”
Michael Kruijff，Ampyx Power产品开发负责人
因此，也许在十年左右的时间里，当你开车在高速公路上行驶时，你看到的可能不是巨大的金属蒲公英，而是一群风筝或系着绳的无人机在空中盘旋，画着8字——同时一直在发电。如果像Cherubini和Kruijff这样的创新者是正确的，你可能也会想，为什么人们曾经花费这么多的时间和精力试图从断断续续的阵风中获取风能，就在这里，靠近地面。
