本文是蓝色经济领域112个案例之一。.

本文是“塑造蓝色经济的112项创新”系列文章之一,也是Gunter Pauli为促进自由软件领域的创业精神、竞争力和就业而开展的更广泛计划的一部分。欲了解更多关于 ZERI起源的信息,请访问[此处插入链接]。

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案例12:无涡轮机的风能

2013年1月4日 | 100项创新能源

全球涡轮机市场

2012年,全球风力涡轮机及相关产品(如发动机和发电机)市场规模超过1000亿美元。飞机制造和发电行业的强劲增长是推动市场需求的主要动力。虽然全球市场70%的份额集中在北美和欧洲,但中国的增长最为强劲。受风力涡轮机需求的驱动,中国已开始自主生产风力涡轮机。丹麦是唯一一个风力涡轮机贸易顺差的国家,这主要得益于其出口。.

涡轮机主要分为三大市场:专供飞机使用的涡轮发动机、用于发电的燃气轮机和风力涡轮机。到2012年,风力涡轮机的需求量将超过燃气轮机。2010年,现代风力涡轮机的售价为每兆瓦150万美元。如果美国20%的能源供应来自风能,这将构成一个价值2500亿美元的市场。2011年,全球风力涡轮机市场规模创下新纪录,达到42吉瓦(GW)。2012年,全球风力涡轮机总装机容量为239吉瓦。中国当时的装机容量已达63吉瓦。.

风力涡轮机制造商正通过垂直轴风力涡轮机(VAWT)和水平轴风力涡轮机(HAWT)来满足特定需求。需求增长势头强劲,而该行业亟需进行根本性创新,以克服稀土金属资源匮乏的限制因素。一台工业风力涡轮机需要使用超过一吨的磁体,其中35%是钕。目前,中国生产了全球95%的钕。为了提取稀土金属,需要将强酸注入类似钻孔的井中,化学物质会溶解所有矿藏。然后将溶解后的浆液泵入池塘,这会造成严重的职业和环境风险。随着风能行业的不断发展,我们需要新的资源、新的工艺和新的材料。.

创新

许多高增长的绿色产业都依赖稀土金属。丰田汽车在其畅销车型普锐斯的混合动力发动机中需要2到4磅的钕和镝,电池则需要镧。比亚迪从电池制造商发展成为一家成功的汽车制造商,充分体现了中国稀土金属市场的强大实力。到2011年,比亚迪在中国深圳的电动出租车车队,每辆续航里程300公里,累计行驶里程已达600万公里,平均每辆车行驶里程超过16万公里。他们对稀土金属的独家供应为其打入市场提供了必要的优势。正是在这种不断变化的绿色产业(尤其是能源生产)竞争格局中,肖恩·弗雷恩的发现提供了一种全新的根本性方法。他发明了一种无需稀土金属即可运行的空气动力浮力发电技术。最终,这种发电机甚至可以完全不使用任何金属,包括铜和不锈钢。.

肖恩·弗雷恩是麻省理工学院的物理学毕业生,他观察到风压如何在细长的带状物和绳索中产生振动。他研究了这种空气动力,这种动力既能建造也能摧毁桥梁,就像20世纪40年代的塔科马海峡大桥一样——所有建筑工程师都熟知这种现象。这段经历教会了专家们如何设计能够承受这种自然力的结构。肖恩另辟蹊径,设想如何利用气流,设计出一套无需涡轮机就能收集风能并将其转化为电能的系统。.

这位多才多艺的发明家拥有多项包装和水净化领域的专利,并计划将其商业化。他的创意理念已在香港扎根。此前,他曾受到美国风险投资基金的冷遇,最终选择定居于这座中国城邦。在那里,他和他的团队正致力于研发无需旋转运动、甚至无需稀土金属即可发电的方法。虽然相关科学原理已基本成熟,但经过三年的反复试验,商业化应用的前景依然光明。.

首笔现金流

从风力涡轮机系统中消除稀土金属——也就是消除涡轮机本身——是一项革命性的创新。虽然大规模市场渗透可能还需要十年甚至一代人的时间,但总部位于香港的初创公司Humdinger已经明确瞄准了多个细分市场。微型风力腰带可能是其首个商业应用。这种小型装置能够替代传感器电池。由于只需10公里/小时的微风就足以产生传感器运行所需的能量,因此一条风力腰带在其使用寿命内可以替代100节电池以及更换电池所需的人工。.

全球传感器市场蓬勃发展。从火灾探测器和气象监测到温度和pH值记录,现代社会高度依赖对数十种参数的远程独立测量。摆脱电池供电传感器,同时保持电网独立运行,创造了一种全新的商业机遇,这种机遇基于现有资源构建商业模式——这是蓝色经济的基本原则。.

机会

摒弃涡轮机、磁铁,甚至未来可能完全摒弃所有金属,利用风力产生的空气动力振动发电,为本地能源生产和消费开辟了广阔的机遇。虽然目前利用空气弹性振动发电的成本已使其每千瓦时的能量与所有传统能源持平,但其潜力远不止于此。一种全新的能源理念或将应运而生,并在佛教世界拥有独特的应用前景。.

这种发电装置的首次大规模应用很可能发生在不丹。在这些喜马拉雅山麓的小国,每个孩子长大后都会成为风能勘探者。为什么呢?因为佛教徒通过挥动旗帜祈祷,关键在于掌握风向。每根旗杆都可以安装一根连接浮标的绳索,在祈祷时产生电力。这条细长的带子——风带——甚至可以绘制经文。这将是“神圣能量”的终极形式:风越大,发电越多,祈祷也越多!

一百万根旗杆代表着每根旗杆每小时可产生12瓦的风能,如果将每根旗杆都转化为电力,那么总共可产生360兆瓦的电力,供偏远山区社区使用。这甚至可能成为已并网城市的一种趋势,让市民们能够将能源、精神追求和可持续发展结合起来。.

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