风力涡轮机有未来吗？

我喜欢实地访问-就像亲自看到公司的创新一样。对于Makani Power，我对他们的技术存在一些核心误解，而这次访问使我很直率。

Makanis系留机翼绕圈飞行的延时照片（照片：Makani Power）

Makani的首席执行官兼共同创始人之一Corwin Hardham邀请我在2011年秋季访问。他的一名实习生正在上这学期我教的课，他听到我提到公司在演讲方面的努力，因此他让Corwin与我联系。事情忙得不可开交，直到几周前我才安排行程，但是我很高兴我停了下来。

当我开车去Makanis大楼时，该大楼以前是阿拉米达海军航空站的控制塔所在的大楼，我看到的第一件事是三把生锈的火炮。那是一个刺眼的景象，但是位置很有意义。Corwin解释说，该站点是海湾地区最大的开放空间，非常适合建造和测试Makanis原型。

其他人告诉我有关Makanis技术的信息，“风筝”和“高海拔”一词经常出现，但这些术语具有误导性。当我想到风筝时，我想到本·富兰克林（Ben Franklin）带着尾巴飞舞着传统的菱形风筝。Makani涡轮机是带有螺旋桨的碳纤维机翼（见图），本·富兰克林（Ben Franklin）对此一无所知。

而“高海拔”一词让我想到了风筝在10,000英尺的飞机路径上飞行，那绝对不是。Makanis涡轮机在地面上方约300 m（约1000英尺）处飞行。

而是想象并建造和操作风力涡轮机最重要的部分，即涡轮叶片的外部（产生大部分功率），而没有其余的支撑结构。从本质上讲，这就是Makanis系留的飞行机翼-涡轮叶片的末端成圈飞行并产生动力。最初的原型机将产生20 kW的功率，而下一版本的原型机将产生600 kW的功率，前提是他们有钱建造它。

机翼本身（没有发电机和螺旋桨）非常轻-即使它长约20英尺，我也可以用双手轻松地将其捡起。那就是碳纤维的美。超强，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。每个都连接到发电机，该发电机可以使其自身反转以用作电动机。之所以需要此功能，是因为机翼从地面上的支架开始，自行升起以达到所需的高度，然后一旦机翼开始其正常的圆形路径，便切换到发电机模式。如果机翼需要放下进行维护，则该过程可以反向进行（机翼可以在不到5分钟的时间内从正常飞行变成坐在其支架上，这意味着它可以安全地避免地面上的不利条件。

飞行中的整个机翼显示了四个发电机/螺旋桨（照片：Makani Power）

复杂的计算机控制技术对于机翼的运行至关重要。我的朋友，马卡尼（Makani）的共同创始人之一索尔·格里菲斯（Saul Griffith）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，可以使机翼保持在米级精度的路径上，这真是太好了。

力量沿着束缚传递。在如此复杂的环境中移动电子总比担心机械零件好。

由于机翼的飞行高度比典型风力涡轮机高，并且因为它可以在较低的风速下运行，因此马卡尼涡轮机的容量系数将更像是50-60％（而不是新的传统风力涡轮机的30-40％）在良好的位置）。由于资本成本通常是传统涡轮机的一半，因此，Makani技术应具有比传统风力发电厂（和竞争性化石技术）显着的经济优势。

Makanis技术是我所说的用智能代替零件的又一个例子。它是一种非物质化的形式，它使我们可以使用更少的材料来做更多聪明的事情，但性能要比传统方法更好。

Makanis技术也是整个系统设计力量的一个很好的案例研究。着眼于传统涡轮机设计的不断变化可以降低成本，并且我们已经看到这种情况自1970年代以来就出现了（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大型涡轮机等）。但是，要创造改变游戏规则的创新，就需要从重新设计整张表开始对问题进行全面的重新思考，而这正是Makanis创新所代表的意义。

我一开始对这种技术持怀疑态度，但是我的访问以及与Saul和其他人的交谈使我确信，它真正具有改变风能发电的真正前景。我的朋友吉尔·马斯特斯（Gil Masters），斯坦福大学的名誉教授，可再生能源领域的巨头之一完全同意（我们本周刚吃了午饭）。

通过。乔纳森·库米博士

乔纳森·库梅（Jonathan Koomey）博士是劳伦斯·伯克利国家实验室（LBNL）的研究员和科学家超过二十年。经许可，此内容摘自他的博客。