
风能市场是一个非常奇怪的悖论。一方面,风能几乎被普遍认为是使地球脱碳的关键支柱。它享有长期政策的稳定性和世界各国政府的承诺。
另一方面,整个风能行业似乎陷入了严重的危机,项目被取消,财务亏损,投资者支持减少。行业观察人士指出,利率上升、材料成本上升以及整个行业供应链面临的挑战性问题。
自今年年初以来,大型风力涡轮机制造商丹麦?rsted的股价已下跌逾50%,仅为2021年12月每股180欧元高点的四分之一。西门子去年在其风能部门损失了近10亿欧元。另一家丹麦风力涡轮机供应商维斯塔斯(Vestas)的营业利润率下降了360%以上,从2021年的4.28亿欧元营业利润降至去年的11.5亿欧元亏损。
努力成为全球风电场领导者的英国,在最近一轮15年期固定价格合同的拍卖中,没有收到任何投标。预计它将再次尝试将指导价提高一倍(超过每兆瓦时80欧元)。
在爱尔兰,多重规划挑战正在削弱几个拟议的陆上和海上风电场项目的动力。反对人士指出,这项工程可能会破坏海洋环境、对高地设施造成视觉影响,以及产生噪音。
可预测的需求确定性、步履蹒跚的供应商和公众接受度方面的挑战,似乎是创新者和新进入者的绝佳机会。
这个行业的标准是“水平轴风力涡轮机”,人们熟悉的叶片围绕着一个位于高桅杆顶部的中央发电枢纽旋转。现在一些涡轮机的塔高超过100米,转子直径几乎和克罗克公园的球场一样长。如果这样的叶片以每分钟约20转的速度旋转,叶片尖端的速度可以接近500公里/小时。
叶片尖端的能量密度远远超过中央轮毂,高旋转扭矩可以产生3兆瓦(MW)或更多的能量。这些巨大的机器得益于高空而不是塔底更稳定的气流,但它们的设计复杂,运输和组装也很尴尬,同时也是我们的景观和海洋视野中一个非常明显的入侵。
另一种设计是“垂直轴风力涡轮机”,它的叶片可以像旋转木马一样绕着垂直轴旋转。这些可以定位他们的发电机在桅杆基地,便于访问。然而,它们相对罕见,部分原因是风应力从地面到叶片顶部的变化,可能导致寿命较短。
理想情况下,我们需要一种新的涡轮机设计,使其发电设备远离中心轴,靠近叶片尖端的密集能量,但也接近地面,以便于访问和维护,具有平滑和均匀的风应力。
比尔·盖茨认为怀俄明州的初创公司Airloom Energy有解决方案,他刚刚向这家公司投资了400万美元(合365万欧元)。
空气织机使用翼型叶片,每个叶片约10米长。它们垂直安装在一个共享的水平轨道上,间距相等,通常在离地面约25米的地方固定。这些叶片在一个环形轨道上提供动力,在环形轨道上改变方向,就像游艇的帆可以在风中摇摆一样。
由于叶片相对较短,因此每个翼型长度上的风应力是均匀的,从而克服了垂直轴涡轮机的疲劳挑战。
而不是快速旋转的叶片为中央旋转的轮毂发电机提供动力。Airloom在轨道回路周围放置了多个发电机,原则上每个小桅杆上都有一个支持轨道。发电机因此离地面很近,便于维护。
关键的洞察是,设计是高度可扩展的,因为轨道环路可以水平扩展。Airloom目前的原型轨道很短,但他们的测试结果和模型表明,一条45米长的轨道可以产生50千瓦的功率,其中有10个叶片;一条72米长的轨道产生250千瓦,一条400米长的轨道产生1.3兆瓦,其中约有90个叶片。安装的Airloom系统甚至可以升级,只需延长现有的轨道并增加更多的叶片。
整个系统很容易制造和运输。Airloom公司声称,整个2.5兆瓦的系统可以装进一个标准集装箱。能源行业标准指标“能源平准化成本”预计将在每兆瓦12欧元左右,大大低于目前的风力涡轮机系统。
Airloom系统被设计成比大多数现有的风力涡轮机更安静。考虑到它的低高度,它不是特别具有视觉侵入性,对鸟类的危险也比传统涡轮机小。它目前是为平坦的地面设计的,但如果没有平坦的场地,高架轨道可以在不平坦或倾斜的地面上运行。
Airloom可能会扰乱全球风能产业。
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