冲突和灾难可能发生在广阔沙漠的中部、孤岛或黑暗的北极冻土带的任何地方。无论这些灾难发生在哪里,驰援受灾社区的军事和人道主义组织都需要快速获取一种关键资源:电力。
在这种情况下,你通常无法接受完全断电。
这就是为什么国家可再生能源实验室和爱达荷州国家实验室的合作者一起,在过去四年中探索风能如何为军事和救灾工作提供动力的原因之一,而这两项工作都需要快速可靠的电力才能取得成功。由美国能源部风能技术办公室资助的国防和灾难可部署涡轮机项目将技术开发人员和研究人员与军事和灾难响应组织聚集在一起,以了解哪种风力涡轮机系统最能满足他们的需求。
国家可再生能源实验室分布式风能系统工程师、该项目的合作者布伦特·萨默维尔(Brent Summerville)表示:“它需要便携、快速组装并投入使用。这是一个与风能行业过去完全不同的挑战。”
在战争和灾难地区,快速可靠的电力可以挽救生命。虽然柴油发电机方便且易于操作,通常只需快速按下按钮,这些发电机需要稳定的液体燃料流。根据运营持续的时间(一些受灾社区需要数年才能重建)和地点的偏远程度,这些持续的运输可能会伴随着巨大的排放以及额外的成本和风险。
为了抵消至少部分对液体燃料的依赖,国防和灾难应对行业开始将可再生能源作为潜在的解决方案。太阳和风不需要用卡车运送;尽管模块化太阳能电池板易于运输和安装,但并非所有地点都有稳定的阳光。增加风能(加上电池等储能)可以帮助维持通信、水过滤、供暖、照明和医疗设备的电力。
然而,设计一种快速、易于运输和安装的可展开式风力涡轮机并不是一项简单的任务。为了建造传统的陆基风力涡轮机,专家们浇注混凝土并使用起重机来放置其高塔。但是,萨默维尔表示,当你想要涡轮机快速到达并部署时,这是一个完全不同的策略。这非常复杂。你必须取得平衡,如果涡轮机被分成50个小部件,比如宜家书柜,那么它很容易运输,但很难组装。完全成型的涡轮机很难运输,但很容易安装。这不一定是最便宜的能源成本。但它确实需要易于部署、可运输、易于操作和可靠。
为了更快地安装,可部署的风力涡轮机可以使用其运输集装箱作为基础。NREL提供的图形
在过去的四年中,多实验室团队分析了是否有可能制造出满足这些需求的风力涡轮机“变压器”。军方和美国红十字会都倾向于使用20英尺的集装箱。因此,萨默维尔和他的团队计算出了这些标准容器中可以容纳多少风力涡轮机(甚至容器本身是否可以作为涡轮机到达现场后的基础)。
事实证明,一个大约20千瓦的风力涡轮机,加上几个太阳能电池板和电池,都可以很好地安装在20英尺的箱子里。同一个集装箱可以容纳更多千瓦的风能,这些风能来自未经充分验证的机载风力涡轮机技术,就像拴在地面上的高空风筝。萨默维尔表示,军事和救灾组织想要一些能奏效的东西。最终,如果它被证明是可靠的,空中风可能是一个很好的选择。
作为该项目的最后一步,项目团队于2022年6月为风力涡轮机供应商举办了一次虚拟研讨会(后续报告很快将发布在桑迪亚国家实验室的项目网站上),以满足其潜在客户:军事和灾难应对组织。两个客户都报告了类似的需求,包括易于使用、操作和与其他能源集成的简单、可靠的技术。技术开发商表达了一个主要担忧:融资。这两个团体的代表都表示,他们希望有一个试验台,这是一种尝试各种技术的方法,以验证他们是否已准备好投入战争并帮助挽救生命。
据介绍,一些低风险试验已经在计划中。例如,北极气候监测站的研究人员可以为每加仑柴油支付100美元,并计划尝试新的可部署风力技术。阿拉斯加的一些偏远社区将太阳能、风能和柴油结合起来,以减少对化石燃料的总体依赖。