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?
的
但一些技术专家、工程师和初创公司认为，事情并不一定是这样的。地热能是一种“永不停息”的能源。2016年，美国地热能站点的开工率为74.2%。如果风能能以某种方式达到地热规模的能力会怎样?
下一代风能倡导者指出，你只需要飞到一公里高空，就能发现几乎永不停止的风。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，整个世界的能源预算只是沧海一粟。世界每时每刻消耗大约18太瓦的电力(来源:国际能源署)，根据这项研究，从高空风力中提取18太瓦的电力不会对世界的风力或气候产生明显的影响。
此外，与传统的风电场不同，地球上几个风的区域是主要位置，潜在的空气传播风能（敬畏）位点在全世界普遍存在。高空风吹稳定，更有力，更可靠地吹过任何地方
事实上，AWE涡轮机代表了风能所需要的巨大飞跃。它们可以加入未来零碳能源的主流，即电网规模的强大、可靠、始终(或几乎始终)处于开启状态的能源。
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，放弃涡轮机使问题变得相当复杂。在一个步骤中,相对简单的工程问题是一个螺旋桨的固定杆在地上建立一个机载系统定制的航空技术,现在的对偶问题或盘旋盘旋严格限制范围,打击那些仍然风-同时产生的电力比它在推进、引导和维持自身运行时所消耗的还要多。
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”。
“高海拔风非常有利。我们正在谈论比地面的数量级。想象一下，人类可以与风力涡轮机有什么可以接受风力的风力涡轮机，这些风力涡轮机可以接触到今天可以达到的最强大的风力。”
Antonello Cherubini，Scuola Superiore Sant'anna
Cherubini说，兆瓦级的AWE电厂并不难想象，因为物理学上没有什么基本原理不能扩大到由更大的机载风力“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”是他们公司名称中的风放飞传单。KITEnergy项目经理Gian Mauro Maneia说，基于风筝的AWE有潜力达到兆瓦级。
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。的
Maneia说，该公司目前正在开发一个250千瓦的模型，这相当于一个1兆瓦、风筝型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。
图片由Kitenergy提供
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，风筝并不是生成AWE的唯一方法。第二种流行的方式是通过无人机。荷兰Ampyx Power公司开发了一种基于无人机的AWE系统，该系统与KITEnergy的方法类似，即卷出和卷入的绳系和地面发电方法。
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根杆子等待翻新。”“我们计划推出的客户有100个这样的杆子。”
除了建在预制结构上，Ampyx Power公司的AWE战略还提供了其他削减成本的措施，他们计划的功率等级将与当今的海上风力涡轮机相媲美。对于初学者来说，运输和安装系统更简单，因为不需要像大型风力涡轮机叶片这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，基于地面的风能硬件问题更多地变成了软件问题。
“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，产品开发负责人，Ampyx Power
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。
