工程7（2021）277新闻亮点Highflyer坠毁后，空中风能重新组合彼得·韦斯高级技术作家2020年1月，来自美国加利福尼亚州的一则谣言传到了欧洲的研究人员和企业家那里，欧洲是一个蓬勃发展的小型、主要是跨大西洋的工程研发领域，称为空中风能（AWE）：美国科技巨头谷歌的母公司Alphabet就在 2019 年夏天，总部位于美国加 利福尼亚州阿拉米达的Makani Technologies不仅得到了Alphabet的支持，还得到了荷兰皇家壳牌的支持，在海上风电领域首次获得了引人注目的AWE[1]。经过七年的慷慨的财政支持和来自谷歌商业帝国的巨大性能压力，这家初创公司最先进的原型M600风筝-实际上是一架大型机器人系留飞机，翼展可与波音737相媲美-已经从挪威海岸的浮动基站展示了一系列挑战性通过这些举措，Makani声称有可能产生高达600千瓦的电力-风筝的设计目标，足以为大约300个美国家庭提供电力-来自快速，丰富的海上风或其他强大的风气流，其高度大于最高的传统风力涡轮机的叶片所然而，不幸的是，这些试验也产生了令人失望的结果，其中一些是在早期陆上飞行试验中发现的反复出现的缺陷也许最令人清醒的不幸是飞机的完全损失，它沉入挪威2020年2月，这一传言成为官方公告，来自Alpha-bet和Makani首席执行官Fort Felker，后者在一篇博客文章中写道：“尽管技术进步强劲，但商业化之路比预期的更长，风险更大，因此从今天起，壳牌也撤回了支持，Makani于2020年9月完全停止运营。不过，首先，该公司将其13年来积累的一系列知识产权释放到公共领域。在其前企业支持者的祝福下，Makani承诺不受约束地使用其400多项专利和专利申请，而不会产生法律影响。同时发行的还有一部近两个小时的纪录片，由该公司里程碑和挫折[3]，以及许多其他视频，内部报告，软件，数据和其他材料，所有这些都由Makani工程人员撰写的1200页，三部分分析，能源风筝[4]Makani但到目前为止，它的崩溃似乎主要引发了公众和投资者如何看待AWE的问题，如果没有Makani的风筝冲浪根源，生态价值观，华而不实的工程和Alphabet赞助的魅力融合来吸引媒体的即使失去了Makani，最近的几项发展表明，AWE的受欢迎程度以及国内和国际的支持率持续上升，航空航天工程副教授，AWE研究员，该领域的热心倡导者-组织者Roland Schmehl说荷兰代尔夫特理工大学（TU Delft）Schmehl是总部位于代尔夫特的AWE公司Kitepower的联合创始人和顾问委员会成员，该公司开发软翼风筝，作为柔性织物的系留，加强，弯曲的机翼，比刚性翼无人机更适合构成风筝的流行概念。①的人。于二零二零年九月下旬，国际能源署（IEA）于法国巴黎的一个风力技术项目召开了一次技术专家虚拟会议，旨在确立该项目值得注意的是，这与参加会议的美国国家可再生能源实验室（NREL）最近对AWE表现出的兴趣相吻合。与此同时，两家欧洲AWE风筝制造商和 AWESchmehl 表 示 ， AWE 领 域 还 预 计 将 有 一 个 更 大 的 欧 盟（EU）资助计划，名为Horizon Europe[10]，该计划已表明对AWE提案的兴趣，预计将于2021年初进行融资。随着Makani不再营业，荷兰海牙的Ampyx Power，MegaAWE资助的风筝制造商之一https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.01.0042095-8099/©2021 THE CONDITOR.由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程杂志首页：www.elsevier.com/locate/engP. Weiss工程7（2021）277278图1.一、2013年，荷兰的航空航天工程研究生发射了一个25平方米的实验性软翼能量风筝，因为系绳上的绞盘的拉力对抗风力，并帮助风筝产生升力。在过去的十年里，小型的、灵活的、带有简单弯曲设计的风筝已经比图中的风筝大得多。这些扩大的软翼已被证明适用于利基用途的适度强大的AWE系统，例如岛国毛里求斯于2020年11月从德国公司SkySails购买的第一个商业销售系统。更复杂和更难以预测或控制的更大，更强的软 翼AWE 风 筝的 运动 仍有 待进 一步 的研 究 和测 试。 图 片来 源： TU Delft ， withpermission.现在成为该领域中功率最高的可操作原型的刚性翼AWE开发商。 其最新的150千瓦AP3无人机于2020年12月在西班牙开始了微风试飞。Schmehl说，观察到该公司在2020年12月发布了一个新的戏剧性视频来吸引投资者[12]，他怀疑Ampyx将取代Makani成为AWEAmpyx首席执行官Fabrizio Nastri 表示，尽管其互联网协议（IP）赠品，但Makani马卡尼M600使用了一种非传统的垂直起降飞机，机翼上Nastri说，这两种选择对于一项旨在扩大到兆瓦级的技术来说都是复杂和危险的相比之下，Ampyx风筝坚持水平起飞和降落的近乎普遍和众所周知的航空标准，尽管有机械辅助以最大限度地减少跑道尺寸。Ampyx飞行器不是在船上携带发电机，而是拉一根系绳，解开系绳，旋转发电机，在风筝的浮动基站发电（图10）。 2）的情况。一系列因素，特别是发电量远低于预期，似乎导致了马卡尼的死亡。Makani的工程师在公司的《能源风筝》（The Energy Kite）报告中讨论了M600的九个缺点例如，风筝的涡轮转子从通过的风中吸收能量，降低了副翼和升降舵等控制表面的有效性。然而，M600的设计并没有弥补这一缺陷，这限制了机动性，阻碍了动力生产。虽然在某些情况下，人们对能量风筝与普通飞机的不同之处有了新的认识，作者说这可能会使AWE整体受益，但对能量风筝空气动力学的误解导致了原型设计的失误。报告总结说，M600是一个比马卡尼以前建造的大得多的风筝，它放大了缺陷。一个名为MX2的新风筝的设计，在Makani公司倒闭时正在进行中（报告中也讨论了这一点），其中包括大约60%以上的风筝。图二.一位艺术家的插图显示了一个兆瓦级的刚性翼AWE风筝准备从海上浮动平台起飞，风筝通过一根穿过平台甲板上三角形端口的系绳连接到海上浮动平台。一个类似于风筝的辅助装置从系绳上发射风筝，之后风筝在船上电池供电的转子的驱动下飞到操作高度。一旦到达飞行高度，风筝就只能靠风力和重力推动，风筝拉动系绳，用解绕的绳子转动甲板下的绞盘，旋转发电机，在平台上发电。在整个长度的系绳解开后，当系绳重新缠绕在绞盘上降落在甲板上，风筝准备重新启动另一个能源生产飞行。图片来源：Ampyx Power，经许可。机翼面积，更大的控制面，以及其他旨在纠正M600中发现的缺点的除了在Makani的工程工作站和制造车间发生的事情外在全球能源市场上，现有可再生能源和丰富、经济的天然气成本不断下降，推动了电价的下降，使新型可再生能源替代品更难蓬勃发展。据报道，Makani没有预料到这些价格趋势，这使得它对投资者越来越没有吸引力[14]。通用电气、维斯塔斯和西门子等大公司之间正在出现竞争，以建造传统但超大功率的风力涡轮机，因为足球场将进一步挑战AWEMakani显然也是Google创始人Larry Page和Sergey Brin的特别兴趣-后者被认为特别喜欢开创性的AWE公司-但两人都在2019年底辞去了日常管理职务。有人认为，这一变化使Makani容易受到Alphabet子公司的高损失的影响，这些子公司与谷歌利润丰厚的核心业务（如互联网搜索和广告）没有直接联系引用[1] Weiss P.空中风能准备起飞。工程2020;6（2）：107-9.[2] 费尔克F.《漫长而多风的路》（A Long and Windy Road）旧金山：Makani;2020年2月18日[引用于2020年12月16日]。可从https://blog.x.company/a-long-and- windy-road-f8 e09 d 02 c9 e1获得。[3] Makani科技公司从风中汲取能量（电影）。旧金山：X，Moonshot Factory博客;2020 年 9 月 10 日 [ 引 用 2021 年 1 月 4 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 ：https://youtu.be/qd_hEja6bzE[4] [10]杨文辉，杨文辉，杨文辉.能源风筝：Makani空中风力涡轮机的设计、开发和测试结果次报告.阿拉米达：Makani Technologies LLC; 2020年9月[5] Echeverri P.与世界分享Makani：能量风筝收藏[互联网]。旧金山：X，moonshotfactory 博 客 ;2020 年 9 月 10 日 [ 引 用 2021 年 1 月 4 日 ] 。 可 从 ：https://blog.x.company/sharing-makani-with-the-world-the-energy-kite-collection-ea 49398 df 78 c获得。[6] 随着谷歌母公司放弃Makani，空中风能的未来受到质疑。纽约：Greentech Media; 2020年 2 月 19 日 [ 引 用 于 2021 年 1 月 4 日 ] 。 可 从 以 下 网 站 获 得 ：https://www.greentechmedia.com/articles/read/airborne-wind-energy-in-doubt-as-alphabet-drops-makani。[7] 风力发电2.0：革命性的空中风能系统，为毛里求斯共和国提供绿色电力（新闻稿）[互联网]。汉堡：P. Weiss工程7（2021）277279SkySails; 2020年12月7日[引用于2021年1月6日]。网址：https：power.com/?artikel=Kite-Power-For-Mauritius.[8] TEM#102网络会议，2020年9月23日至24日：介绍性说明[互联网]。巴黎;国际能源 署 ， IEA 风 能 技 术 合 作 计 划 ; [ 引 用 2021 年 1 月 4 日 ] 。 可 查 阅 ：https://community.ieawind.org/tem102/ introductory-note。[9] MegaAWE [Internet].里尔：Interreg西北欧; [引用于2021年1月4日]。可查阅：https://www.nweurope.eu/projects/project-search/megaawe-maturing-utility-scale-airborne-wind-energy-towards-commercialization/。[10] 欧洲地平线[互联网].布鲁塞尔：欧盟委员会;[引用2021年1月5日]。可从以下网址获得：https://ec.europa.eu/info/horizon-europe_en[11] AP3演示器[互联网]。海牙：Ampyx Power;[引用2021年1月5日]。可查阅：https://www.ampyxpower.com/technology/demonstrator-ap 3/。[12] Ampyx电源挑逗起飞在2021年 [互联网].海牙：Ampyx Power; [引用2021年1月5日]。可从以下网址获得：https://www.youtube.com/watch? v=2tJpMA76dyo。[13] 莱斯利·M下一场能源大战：廉价天然气与可再生能源。 工程2021;7（2）：133-5。[14] 安德森·M独家：空中风能公司关闭商店，开放专利[互联网]。纽约：IEEESpectrum; 2020 年 9 月 15 日 [ 引 用 于 2021 年 1 月 5 日 ] 。 可 从 ：https://spectrum.ieee.org/energywise/energy/renewables/独家空中风能公司关闭商店打开专利。[15] 里德湾一个巨大的风力涡轮机正在颠覆一个行业[互联网]。纽约：纽约时报; 2021年 1 月 1 日 [ 引 用 2021 年 1 月 5 日 ] 。 可 从 以 下 网 址 获 得 ： https ： //www.nytimes.com/2021/01/01/business/GE-wind-turbine.html? smid=em-share。[16] Deign J. 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