為了降低成本，現(xiàn)在的風(fēng)力渦輪機(jī)越做越大。一個(gè)葉片的長度可以超過一個(gè)足球場，一些海上渦輪機(jī)的高度甚至超過50層樓高，制作一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)渦輪機(jī)的底座需要40輛卡車的混凝土。

大型渦輪機(jī)能更穩(wěn)定地收集更多能量，降低度電成本。然而，這些渦輪機(jī)的巨大規(guī)模也會同時(shí)大大增加每個(gè)環(huán)節(jié)的成本。從材料到制造、運(yùn)輸、物流、施工和維護(hù)，處理長長的葉片、高高的塔架結(jié)構(gòu)，都會嚴(yán)重影響預(yù)算。

現(xiàn)在，有一家位于美國懷俄明州、名為Airloom 的初創(chuàng)公司，設(shè)計(jì)了一種全新的風(fēng)力渦輪機(jī)，不是擴(kuò)大規(guī)模，而是縮小風(fēng)力發(fā)電的尺寸和成本，從而徹底改變風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀。

Airloom 的方法與眾不同，它使一切都變得更小，更貼近地面。它采用了與傳統(tǒng)水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)（HAWT）相同的物理原理，但布局卻截然不同。據(jù)該公司稱，這種新穎的方法造就了一種獨(dú)特的電網(wǎng)級風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，其發(fā)電量與水平軸風(fēng)力渦輪機(jī)相同，而質(zhì)量和成本都大大降低，最終的度電成本只有其他風(fēng)力發(fā)電成本的三分之一。

最近，微軟創(chuàng)始人比爾-蓋茨領(lǐng)導(dǎo)的突破能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司（Breakthrough Energy Ventures）提供了 400 萬美元的種子資金，用于擴(kuò)大這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)的規(guī)模。

來源：Airloom Energy

一、安裝簡單，成本更低

傳統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)將巨大的葉片安裝在巨大的塔架上，標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)力渦輪機(jī)高度可達(dá)500英尺，180英尺的葉片在300英尺的塔架上旋轉(zhuǎn)。

而 Airloom 的2.5兆瓦設(shè)備則不同，它只需使用一些25米（82 英尺）高的電線桿來懸掛一個(gè)輕質(zhì)的橢圓形軌道，在軌道上垂直安裝10米（33英尺）長的葉片。風(fēng)吹來時(shí)，葉片繞著軌道飛行并發(fā)電，有點(diǎn)像旋轉(zhuǎn)木馬。

尼爾-里克納（Neal Rickner）該公司的首席執(zhí)行官，他說：“葉片不是繞圈飛行，而是貼著軌道，產(chǎn)生機(jī)械力，就像風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片轉(zhuǎn)動中心的齒輪箱一樣。”

他說，一般的風(fēng)力渦輪機(jī)都非常巨大，因?yàn)閾碛芯薮蟮娜~片意味著這些葉片的尖端可以飛得更快，產(chǎn)生更多的能量。但新設(shè)計(jì)可以用更少的部件達(dá)到同樣的效果。里克納說：“我們有一個(gè)相對簡單的結(jié)構(gòu)來支撐風(fēng)力渦輪機(jī)的葉片尖端。”

使用更少的材料意味著更低的資本成本——設(shè)計(jì)成本不到傳統(tǒng)渦輪機(jī)的十分之一，而且安裝成本也更低，一個(gè)完整的風(fēng)力發(fā)電場的安裝成本預(yù)計(jì)不到傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的25%。

來源：Airloom Energy

二、使用場景更廣闊

將傳統(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)安裝到位可能需要一個(gè)巨大的起重機(jī)，僅向風(fēng)電場運(yùn)送一個(gè)大型起重機(jī)就需要5萬美元。而Airloom的新系統(tǒng)的部件可以更方便地運(yùn)送和交付，一輛標(biāo)準(zhǔn)的拖拉機(jī)拖車就可以運(yùn)輸整個(gè)2.5兆瓦的 Airloom，這使得在偏遠(yuǎn)或艱苦的地方安裝風(fēng)力發(fā)電站成為可能。

其高度和長度可根據(jù)地形和用途定制，調(diào)試時(shí)無需大型混凝土基礎(chǔ)。整體重量和材料的減少也大大減少了使用壽命結(jié)束后的垃圾填埋量。

Airloom 的設(shè)備還可以安裝在農(nóng)田里，下面種植莊稼。它還可以安裝在靠近電線的道路旁邊，這樣就不需要太多的電線就能連接到電網(wǎng)。

在同等面積的土地上，它應(yīng)該能比標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)力發(fā)電場產(chǎn)生更多的能量，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的風(fēng)力渦輪機(jī)需要間隔更遠(yuǎn)。最終的平準(zhǔn)化能源成本 (LCoE)可能只有其他傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電成本的三分之一。

圖說：Airloom小型風(fēng)機(jī)工作原理示意圖。

來源：Airloom Energy

與其他風(fēng)力渦輪機(jī)相比，這種布局可能對鳥類和蝙蝠更安全，但公司尚未完成環(huán)境影響研究。較低的外形也使其不那么顯眼。

目前，項(xiàng)目仍處于早期階段，小規(guī)模原型機(jī)已經(jīng)投入運(yùn)行，該設(shè)備的設(shè)計(jì)發(fā)電量為50千瓦（kW）。但該公司計(jì)劃在2025年之前建立一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，到2026年或2027年，它計(jì)劃建設(shè)一個(gè)與電網(wǎng)相連的商業(yè)示范項(xiàng)目。未來的系統(tǒng)預(yù)計(jì)將達(dá)到兆瓦級，并在電網(wǎng)規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場中一次部署數(shù)百兆瓦。

突破能源風(fēng)險(xiǎn)投資公司的卡邁克爾-羅伯茨在一份新聞稿中說：“幾十年來，風(fēng)能行業(yè)通過不斷擴(kuò)大渦輪機(jī)的規(guī)模來降低能源生產(chǎn)成本。雖然這在降低總成本方面非常成功，但這種方法現(xiàn)在面臨著選址和材料成本方面的挑戰(zhàn)。Airloom 的獨(dú)特方法可以解決這兩個(gè)問題，為風(fēng)能開辟新的市場機(jī)遇，從而進(jìn)一步降低成本。我們期待將這一革命性技術(shù)推向市場。”