高空飞行的无人机能为家庭供电了吗？

马卡尼的系留无人机在高空飞行，同时螺旋桨可以发电

越来越多的公司认为使用系留风筝和无人机来利用更强大、更稳定的高海拔风将变得可行。 这种技术能否释放出风力发电的全部潜力，还是它始终只是一个有商机的解决方案？根据美国能源情报署最近公布的数据，2018年风电产生的电力是2008年的五倍。然而，它仍然只占世界电力的4％左右。批评人士指出，风并不总是吹来吹去-间歇性问题-使得这种形式的可再生能源变得不可靠。但是高海拔的风 - 超过500米（1,640英尺） - 更强劲，更持久。 2012年，一项来自加利福尼亚州劳伦斯利弗莫尔国家实验室的有影响力的研究发现，仅靠高海拔风就可以提供现在全球能源需求的100倍。

这些图表显示了高海拔地区的平均风速是如何增加的

“风力涡轮机越来越大，目的是获取高空的风力”，欧洲航空公司贸易协会的UdoZillmann说。“但这意味着要建造巨大昂贵的塔架”。

用有史以来最大的涡轮机来收集风能。

他认为，人们现在正在接受低成本的高科技无人机和风筝成为风力发电的补充。

他解释说：“机载风能是涡轮机的极简版本，只包含直径几十厘米的叶片和绳索这些必要器件。”

马卡尼在夏威夷进行风筝试飞前的准备工作

“这些系统仅需要建造风电涡轮机1％到10％的材料，如果需要也可以着陆，例如为了方便迁徙的鸟类通过。”Makani是Google的母公司Alphabet的一部分，是高海拔风力发电领域的公司之一。它巨大的原型风筝拴在地上，使用飞行计算机闭环引导其飞行，这些计算机应用了GPS和一些传感器。风筝搭建完成后，分布在26米(85英尺)的机翼上的转子在风中旋转，催动发电机发电并沿着缆绳传入电网。

Udo Zillmann认为风力无人机将成为我们未来可再生能源的重要组成部分

马卡尼在2015年开始测试其目前的原型，该原型的设计目标是生产高达600千瓦的电力，足以为大约300户家庭供电。还与能源巨头壳牌合作，即将试验一种安装在浮动浮标上的新型海上系统。“我们计划将Makani的风筝安装在一个用合成线和重力锚固定的小型翼梁浮标上，”该公司首席执行官FortFelker表示。“这是可能的，因为Makani的风筝比额定功率相近的涡轮机轻90%。这是一个令人兴奋的技术挑战。” 从监管的角度来看，在海上飞行这些捕捉能量的风筝或无人机是可行的，因为它们在每个方向上可行进600米。齐尔曼表示：“你甚至需要一个很大的区域来操作一台设备，这也是许多公司将目光投向海上的原因之一。”不过，也有一些公司致力于在陆地上使用风力发电无人机。例如，瑞士初创公司Skypull开发了一种自动无人机，可以飞行高达600米 - 大约是传统风力涡轮机高度的三倍。它目前的原型机是一种刚性机翼、多直升机“箱翼”无人机，它可以自行起降，无需发射器或地面风。

Skypull的盒翼”无人机在绞车上飞行

起飞是由电池供电的，但一旦进入空中，每次风筝向地面供电时，都会同时给电池充电。“一旦爬升到操作高度，无人机就会从直立位置转过90度转换到风筝模式，并在系绳上产生牵引力，系绳连接到与发电机相连的绞车上，”Skypull首席执行官尼古拉莫娜解释道。“这是一个可以让我们在任何地点的地面上空200米到600米之间飞行的系统，” 蒙纳承认，早期使用可能仅限于规模较小的项目，但他相信Skypull系统有朝一日可用于满足大规模的能源需求。

“在中期，我可以看到我们的技术被用于远程离网系统，例如采矿作业和救灾项目，”他说。“但从长远来看，我预计大型风电场能够产生高达100兆瓦（兆瓦）的电力。”其他陆上高空风能公司包括马萨诸塞州的一家科技公司Altaeros Energy，该公司在2015年吸引了三菱重工公司(MitishiHeavyIndustries)的投资。其浮力的机载涡轮机包括一个充满氦气的外壳，将风力涡轮机升至地面600米，并旨在向世界各地数十亿没有可靠电力和互联网接入的人提供电力、电信和其他服务。

Altaeros的浮力航空涡轮机发电并提供互联网连接

与现有的涡轮机相比，这种系统的最大缺点是无法产生足够多的电力。 例如，马卡尼巨大的螺旋桨无人机产生的电力比目前正在开发的最大的海上风力发电机少20倍。 后者可以产生高达12MW（兆瓦）的功率。所以，为小城市产生足够的电力得需要数百台设备。这就是为什么齐尔曼更多地将其视为“传统风车数字化的下一步”，并预计它们将与传统的风力涡轮塔并行使用“很长一段时间”。

但他总结道，诸如风能、太阳能、水力发电这类可再生能源“绝对能够满足整个世界的能源需求，而无人机可以帮助我们接近这一目标”。