大风

这些天，当你在高速公路上开车时，远处的风力涡轮机是一个熟悉的景象，就像许多超大的金属蒲公英一样从风景中发芽。然而，你现在多久会看到风电场的涡轮机不转动？

的 停机时间每个风电场都有经验 代表未用于发电的时间。（根据美国能源信息管理局（U.S.Energy Information Administration）的数据，在2016年期间，美国风电场仅以其容量的34.7%运行——这一数字包括维护停机时间和风力不足天数。）事实上，风的间歇性可能是这种自由、清洁、丰富的能源的最大缺点。

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，与地球上少数多风地区是主要位置的传统风电场不同，潜在的空中风能(AWE)站点在世界各地都很普遍。高海拔的风吹得更稳定，更有力，更可靠，几乎在任何地方 土你可能想看看。

那么，世界是如何从这里到达那里的呢？首先，正如大多数AWE公司和研究人员所发现的那样，最有希望的AWE系统实际上不是涡轮机——它们是风筝、改装降落伞、无人驾驶飞机、飞艇、系留飞机，或者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，敬畏是一个极具挑战性的工程问题，但它的吸引力也是显而易见的。

“它的潜力巨大，”意大利比萨斯库拉Superiore Sant'Anna研究所研究员安东内洛·切鲁比尼（Antonello Cherubini）说。切鲁比尼对整个敬畏行业进行了也许是最全面的概述，并在2015年的一期杂志上发表了他的研究结果可再生和可持续能源系统. ”

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。

他说，要扩大到250千瓦的原型，需要大量计算机模拟两大挑战：风筝的自动飞行控制系统和发电机的电源系统。KITEnergy电力系统使用两种储能技术。一个 商店平行电板（所谓的“超级电容器”）电场中的能量 商店通过化学反应产生的能量（又称电池）。超级电容器可以快速充电和放电，但不能长时间保持其功率 和电池一样所做的事。因此，要在一口的能量和一口的能量之间取得正确的平衡，需要仔细的建模。

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。

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。