在2000英尺高空捕获风能的探索

在马萨诸塞州索默维尔的Greentown Labs（绿城实验室）内，一个正在成形的、带有凹槽的充气式结构，丝毫没有风力发电机组的模样。它更像是一架喷气式飞机的紧急滑梯，或者你绑在船后，在湖面上颠簸时拼命抓住的东西。然而，这个长达14英尺的结构，最贴切的描述是——一个充气式机翼。

更准确地说，它是一个稳定翼，是用于捕获高空气流能量的管状、机器人飞艇的一部分。如今最高的传统风力发电机组，安装在今年丹麦的一个测试中心，其叶片末端高达720英尺。而全自动、比空气轻的BAT（浮空飞行涡轮机的简称）将攀升至2000英尺的高空，那里风力更强劲、更稳定。

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如何捕获2000英尺高空的能量

A Altaeros公司浮空飞行涡轮机（BAT）的机身，或称为外罩，依靠1000立方米的氦气保持漂浮。四个充气式稳定翼被动地将BAT引导至迎面而来的阵风中。该公司与飞艇和宇航服先驱ILC Dover合作，开发了其专有的抗紫外线和耐候面料。

B 第一台商用BAT将搭载一台30千瓦的涡轮机，可为约十几个家庭供电。更大版本的将配备一台200千瓦的涡轮机。BAT还可以携带无线电和蜂窝天线或无线互联网设备，以创建或扩展语音和数据网络。

C 三根双编织聚合物缆绳可防止飞艇漂移。其中一根包含铜导体，可以将收集到的高达2000英尺的电力传输至电池或电网。

D 地面站根据BAT的传感器数据进行响应，帮助飞行器寻找最佳风况，约30英里/小时。它可以使用三个绞盘调整BAT的高度，并随着飞行器面对不断变化的气流而旋转。如果风速超过75英里/小时，该站还可以将BAT完全收回。

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斯坦福大学气候科学家Ken Caldeira表示：“高空气流中的能量足以驱动所有文明。”他共同撰写了2012年的一项研究，该研究粗略估计了其潜力为1800太瓦——是地表附近估算值的四倍多。“问题在于能否创造出能够可靠且经济地提取这些能量的技术。” 制造BAT的Altaeros Energies公司有望证明它已经做到了这一点。

当然，前提是飞行器没有漏气。“我们已经酝酿了很久，”公司首席主管兼联合创始人Adam Rein在空气压缩机的嗡嗡声中说道。这个稳定翼刚从仓库里取出，自几个月前的试飞以来就一直被收纳在那里。“我们试图了解材料的耐用性，”Rein说。“我们的愿景是推出一款可以部署、放置一两年，然后打包带走，转移到新场地或新客户的产品。”

而类似的传统风力发电机组需要大量人手和数天才能安装，BAT则可以在抵达当天就能飞行并发电。而且，无需浇筑混凝土基础和建造多层塔架，只需几个人带着一辆卡车，就可以在现场为飞艇充气，并将其连接到固定在地面的基站，基站的锚固件与电话线杆的拉线相同。

对Altaeros的初期客户来说，后勤的便捷至关重要：世界各地那些偏远到无法接入电网的社区。由于可再生能源系统在经济上不可行，他们常常不得不依赖柴油发电机——这是效率最低的能源之一。例如，在北极地区，有几个月的时间阳光不足以支持太阳能发电，而且永久冻土和被雪覆盖的道路使得安装标准风力发电机组变得困难。

阿拉斯加的许多地区符合这一描述，因此阿拉斯加能源局向Altaeros授予了74万美元的赠款，以展示其技术。该公司计划明年在费尔班克斯附近试飞其首个商用规模的BAT，这是一个30千瓦的系统，每年可减少11,000加仑的柴油消耗。（Altaeros还在与巴西和印度的潜在客户进行洽谈，这些地区的地面风力微弱，使得传统涡轮机难以发挥作用）。该公司随后希望将BAT升级至100或200千瓦，足以与支持采矿和建筑工地等商业运营的发电机竞争。事实上，Altaeros将工业场地视为机遇。为什么要安装永久性的风能或太阳能发电装置，而你们只会在某个地点停留一两年呢？Rein说：“我们不是试图取代风力发电机，而是试图将风能扩展到目前无法应用的地区。”

2010年，当Rein和联合创始人Ben Glass刚从麻省理工学院毕业并建造他们第一个轻木原型时，高空气流能源仍鲜为人知。Altaeros现已发展成为一个拥有10名员工的团队，约有六家竞争对手正在竞相进入市场，还有十多家公司正在开发相关设计。其中最引人注目的是谷歌，它去年收购了总部位于加州的Makani Power，并将其并入谷歌X的“登月项目”家族。尽管Makani和其他公司旨在开发能够为数百至数千户家庭供电的公用事业规模涡轮机，但Altaeros计划销售小型设备，以填补即时市场空白。

这并不是说Altaeros BAT并非一个复杂的机器人系统。事实上，机器人技术是BAT降低成本和提高可靠性承诺的核心。该设备可以调整高度以寻找最佳风速，通过收放缆绳来下降或上升。它还可以自动响应不断变化的天气条件，避开那些会磨损地面系统并导致昂贵维护或更换的风暴。

最终，Altaeros还希望生产用于海上发电的公用事业规模涡轮机。一台锚定在离岸10英里的兆瓦级BAT，其基础比传统海上风电系统需要更小的基础，而传统海上风电系统的塔架可能在没有大量加固的情况下倾倒。该公司首席执行官兼首席技术官Glass说：“这解决了海上开发商目前在部署这些大型涡轮机时遇到的许多头疼问题。”

就目前而言，Altaeros正全神贯注于索默维尔的这台涡轮机，它的稳定翼在我面前终于充气完成。此时，大部分员工已经回到Greentown Labs后面的隔间。该公司在2011年帮助创办了这个专注于绿色技术的孵化器，现已发展到45家公司——其中许多公司在实验室庞大的制造区占据了空间。Glass让我试着举起稳定翼，它现在被房间一分为二。只需一只手，几乎毫不费力——这是他的功劳，而非我的。“它很轻，不是吗？”他问道，脸上洋溢着只有发明家才能获得的独特自豪感。他拿起另一端，未来风能似乎就在我们的指尖。