风能是最可持续、最环保的发电方式之一。本文将回顾风能收集技术的最新进展，使风能更高效、更经济，以追求无碳的未来。
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风能是一种重要的可再生能源，约占全球发电量的10%。风力涡轮机每年可产生高达600万千瓦时的电量，这取决于涡轮机的尺寸、风速和环境条件。
在过去的几十年里，风力涡轮机一直是减少煤炭气体排放的最重要的可再生能源之一。
南洋理工大学的风力收割机
新加坡南洋理工大学的研究人员设计了一种低成本的智能手机风收割机它可以以每秒两米的风速发电。
该收割机可以产生高达3伏特和290微瓦的电力，足以操作商用传感器模块，并允许其将数据传输到计算机或移动电话。
15 × 20厘米的设备可以安装在建筑物的侧面，非常适合城市环境。南大的科学家们相信，他们的风力收集器有潜力取代结构健康监测传感器中的电池，以及桥梁和摩天大楼中使用的LED灯。
Aeromine的屋顶无叶片风力涡轮机
Aeromine技术写了一部小说无叶片风能技术与家用太阳能和电力系统兼容。
这种创新的风收集装置利用类似赛车翼型的空气动力学原理来捕捉和放大建筑物的气流。涡轮机的面积不到10平方英尺，由于其无叶片设计，看起来不像传统的风力涡轮机。
它可以简单地安装在建筑物的边缘，以与屋顶太阳能系统相同的价格产生高达50%的能量。它还可以在任何天气条件下全天候发电，而且只占太阳能电池板所需屋顶空间的10%。
SeaTwirl的海上垂直轴风力涡轮机
飓风安全，更便宜的风力涡轮机和更低成本的电力。这就是SeaTwirl承诺的海上风能未来。
SeaTwirl(瑞典涡轮机公司)部署了垂直轴风力涡轮机一个塔连接到海底结构，由龙骨和浮动元素组成。当风能迫使涡轮机旋转时，龙骨和反向旋转力矩保持结构的稳定性，类似于帆船的龙骨。
海上风力涡轮机利用了远离海岸的高风速。
SeaTwirl的锚定系统可以在以前无法到达的海洋区域收集风能。由于海上风电场在飓风中增加了结构强度，投资SeaTwirl的垂直风力涡轮机将使其受益更多。
SeaTwirl AB
视频来源:SeaTwirl/YouTube.com
更大但重量轻的涡轮叶片
来自国家可再生能源实验室(NREL)和桑迪亚国家实验室(SNL)的科学家正在合作建造206米的转子用于陆基涡轮机，以最大限度地减少能源转换成本和最大限度地提高能源产量。
更大的叶片以牺牲更大的重量为代价捕获更多的风能来发电。然而，SNL和NREL已经降低了叶片的刚度，使它们更轻，使它们能够捕捉更多的来风，而不管风速如何。
这种叶片有一个狭窄的，卷曲的尖端，以加强风收集。因此，他们新颖的涡轮叶片设计可以比传统涡轮机多收集12%的风。
浮式多涡轮捕风系统技术
捕风系统(WCS)将与能源技术研究所和挪威能源服务提供商Aibel合作，将其海上风力发电场的浮动风力收集技术商业化。
与传统的海上风电场相比，多涡轮技术使用多个1兆瓦涡轮机排列在晶格结构中，大大降低了电力生产所需的成本和土地数量。
该公司声称，其风力收集装置的效率是传统风力涡轮机的5倍，单个装置可以产生足够的电力供应大约8万户家庭。
该技术的维护费用低于目前的海上风能技术，使用寿命长达50年。
风能的未来
在过去的几十年里，人们对使用清洁能源的意识的提高以及减轻全球变暖影响的愿望，使得风能的普及程度显著上升。
然而，这为持续不断地发展风力收集技术提出了挑战，如改进叶片设计、维护和风力涡轮机性能的综合评估。
2021年，全球风电产量增长了创纪录的273太瓦时。这一增长率是所有可再生能源中最高的，比2020年的增长率高出55%。如此快速的增长是由于风能产能扩张创纪录的激增，2020年达到了113吉瓦，而2019年为59吉瓦。
然而，要到2050年实现净零，即到2030年风电产量接近7900太瓦时，年均新增产能必须增加到近250吉瓦，这是2020年创纪录增幅的两倍多。
这种持续的产能扩张可以通过简化和降低陆上和海上风力收集项目的成本来实现。
参考资料及进一步阅读
考恩，L. (2022)一种新的风力涡轮机设计有望提供更好的海上能源。(在线)。产品。可以在:https://inhabitat.com/a-new-wind-turbine-design-promises-better-offshore-energy/(于2022年10月19日访问)。
国际能源机构。(2022)风力发电。(在线)。国际能源机构．可以在:https://www.iea.org/reports/wind-electricity(于2022年10月19日访问)。
刘易斯，M. (2022)屋顶风能能否与屋顶太阳能竞争?(在线)。Electrek。可以在:https://electrek.co/2022/10/14/rooftop-wind-solar/(于2022年10月19日访问)。
A. Memija (2022)多涡轮浮动海上风力收集器获得Enova基金。(在线)。OffshoreWIND.biz。可以在:https://www.offshorewind.biz/2022/10/17/multi-turbine-floating-offshore-wind-catcher-secures-enova-grant/(于2022年10月19日访问)。
南洋理工大学。(2022)科学家开发出一种廉价的设备，可以从微风中收集能量并将其存储为电能。(在线)。《科学日报》。可以在:www.sciencedaily.com/releases/2022/10/221006092331.htm(于2022年10月19日访问)。
Shah, R.， Zhang, S.， & Kim, A. (2021)风力发电机技术的发展趋势和风能的未来．(在线)。Altenergymag．可以在:https://www.altenergymag.com/article/2021/03/trending-developments-in-wind-turbine-technology-and-the-future-of-wind-energy/34742(于2022年10月19日访问)。
赵春，胡国强，杨勇(2022)一种用于风能收集的悬臂式振动冲击摩擦电能量采集器。机械系统与信号处理“，， 177, 109185。https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2022.109185
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