飞行风力涡轮机有未来吗

我喜欢实地考察——没有什么比亲眼目睹一家公司的创新更有趣的了。在Makani Power的案例中，我对他们的技术抱有一些核心误解，这次访问让我明白了。

Makani 的首席执行官兼联合创始人之一 Corwin Hardham 于 2011 年秋季邀请我访问。他的一个实习生正在上我那学期教的课，他听到我提到公司在讲座中的努力，所以他把 Corwin与我联系。事情太忙了，直到几周前我才能安排参观，但我很高兴我能过来。

当我驱车前往马卡尼的大楼时，该大楼以前是阿拉米达海军航空站的控制塔，我首先看到的是三门生锈的火炮。那是一个不和谐的景象，但这个位置是有道理的。Corwin 解释说，这个站点是湾区最大的可用开放空间，非常适合构建和测试 Makani 的原型。

其他人告诉我有关 Makani 的技术，“风筝”和“高空”这些词总是会出现，但这些词具有误导性。当我想到风筝时，我会想到本·富兰克林(Ben Franklin)用尾巴放着传统的菱形风筝。Makani 涡轮机是带有螺旋桨的碳纤维机翼(见照片)，本·富兰克林不知道该怎么做。

而“高空”这个词让我想起了在 10,000 英尺高空飞行的风筝，这完全不对。Makani 的涡轮机在离地面约 300 m(大约 1000 英尺)处飞行。

相反，想象一下仅建造和运行风力涡轮机最重要的部分，即涡轮叶片的外部(产生大部分电力)，而没有其余的支撑结构。从本质上讲，这就是 Makani 的系留飞翼 - 涡轮叶片的末端，它绕圈飞行并产生动力。最初的原型产生 20 kW——下一个版本应该产生 600 kW，假设他们有钱建造它。

机翼本身(没有发电机和螺旋桨)非常轻——我可以用双手轻松拿起它，即使它长约 20 英尺。这就是碳纤维的美妙之处。超级坚固，机翼本身没有太多重量。

机翼有四个垂直于机翼平面安装的螺旋桨。每个都连接到一个发电机，该发电机可以自行反转以用作电动机。这种能力是必要的，因为机翼从地面上的支架开始并自行升起以达到所需的高度，然后在机翼开始其正常的圆形路径后切换到发电机模式。如果机翼需要降下来进行维护，则该过程反向进行(机翼可以在不到 5 分钟的时间内从正常飞行到坐在摇篮中，这意味着它可以安全地避免地面上的不利条件。

复杂的计算机控制技术对机翼的功能至关重要。我的朋友 Saul Griffith 是 Makani 的联合创始人之一，他告诉我，控制技术的复杂性与导弹制导系统中的相似。它足够复杂，可以将机翼保持在米级精度的路径上，这非常好。

电力通过系绳传送。在如此复杂的环境中，移动电子比担心机械部件要好。

由于机翼的飞行高度比典型的风力涡轮机更高，而且它可以在较低的风速下运行，因此 Makani 涡轮机的容量系数将接近 50-60%(而不是新的传统风力涡轮机的 30-40%在好的网站上)。由于资本成本通常是传统涡轮机的一半，Makani 技术应该比传统风力发电厂(和竞争性化石技术)具有显着的经济优势。

Makani 的技术是我所说的用智能代替零件的另一个例子。这是一种非物质化的形式，它使我们能够使用更少的材料做更聪明的事情，但性能比传统的努力更好。

Makani 的技术也是对整个系统设计力量的一个很好的案例研究。专注于传统涡轮机设计的增量变化可以降低成本，我们已经看到自 1970 年代以来发生了这种情况(最近每千瓦成本的增加归因于扩大到具有更高容量因子的更大涡轮机等) . 但要创造改变游戏规则的创新，就需要从重新设计干净的床单开始对问题进行全面的重新思考，而这正是 Makani 的创新所代表的。

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