瞄准陸上風力發電能源市場需求，解決陸上運輸技術挑戰，開展專用大尺寸葉片運輸機。

黃濤

據美國航空周刊近期報道，一家來自美國科羅拉多州博爾德的初創公司——拉迪亞Radia正在悄然崛起，承諾幫助航空航天業進入不斷增長的可再生能源市場，並使以客機和貨機爲基礎的業務基礎多元化。

瞄准陸上風力發電能源市場需求解決陸上運輸技術挑戰

拉迪亞公司自稱是一家能源公司，計劃開發和運營世界上最大的飛機“風行者”，從而將巨型風力發電機葉片空運到陸上風電場。該機長108米（356英尺），比波音747-8長32米以上，可運輸長達105米的風機葉片。這種大型葉片目前僅用于海上風力發電機，可以通過專門設計的船只運輸和安裝。

但風力發電的最大增長預計將出現在陸上，目前陸上發電機葉片的長度通常爲70米。更大的發電機可以以更低的成本産生更多的電力，但在陸地上運輸如此長的葉片即便可能，也很困難。

據國際能源署稱，到2022年全球風能發電量達到了創紀錄的2.65萬億千瓦時，在可再生能源技術中僅次于太陽能。但該機構表示，爲了讓電網在2050年之前實現淨零排放，發電容量必須在2030年之前增長到7.4萬億千瓦時，其中大部分增長預計將來自陸上。

拉迪亞公司創始人兼首席執行官馬克·倫德斯特羅姆（Mark Lundstrom）表示：“能源是世界上最大的行業之一。分析師報告預測，陸上風電將成爲我們電網的最大貢獻者，超過核能和太陽能的總和，並且未來幾年的資本支出總額將達到5~10萬億美元。這意味著新增100~200萬台風力發電機，意味著需要運送300~600萬片風機葉片。預計陸上市場將比海上市場大10倍以上。”

倫德斯特羅姆表示，陸上風力發電機更容易組裝和維護，因爲無需進行防鹽處理，沒有海上組裝、海底傳輸等問題。但具有挑戰性的是把這些巨型物體運輸到路上地點。

倫德斯特羅姆表示，風力發電機的功率輸出與葉片長度的平方和風速的立方成正比，因此從70米葉片延長到100米葉片可使發電機的容量增加一倍。更長的葉片還可以將發電機的容量系數（平均功率輸出除以其最大功率能力）提高20%。“這樣你就可以將發電成本降低20%~30%。如果你能做到所有這些事情，就可以使風電場的盈利能力翻倍，”他說。倫德斯特羅姆認爲陸上風電預計將成爲電網能源的最大組成部分，並且能夠顯著提高該行業的盈利能力。能源行業知道如何制造大型發電機，無需發明新技術即可在發電機方面取得巨大進展，但在飛機方面需要突破新技術。

世界最長的運輸機“風行者”：比747載重小一半 體積大10倍

拉迪亞公司提出針對運輸挑戰的解決方案是一款專門設計的飛機，其翼展與空客A380相同，均爲80米，但針對機身長度和體積而非有效載荷重量進行了優化。“風行者”通過機頭裝載，最大有效載重爲16萬磅（72.57噸），

約爲波音747-8貨機的一半，但體積爲27.2萬英尺立方（約7700立方米），是其體積的11倍多。長度達108米，比747長約40%。倫德斯特羅姆稱，“這是飛機第一次圍繞體積而不是載荷重量進行優化。”

“風行者”采用平直翼和4個大推力渦輪風扇發動機，其性能與寬體客機相比並不顯著。巡航速度馬赫數0.6，升限爲41000英尺（12500米），航程爲1080海裏（2000千米）。“我相信，如果風機葉片能在3小時內而非一兩周到達目的地，他們會很高興。”該飛機設計可在較短的6000英尺（1830米）跑道上可以陸上風電場附近建造的半簡易機場運行。

在開始開發“風行者”之前，拉迪亞公司考慮了包括重型飛艇在內的其他大型飛機以外選擇。倫德斯特羅姆稱，“在概念設計之初，我們對這一方案進行了長期而認真的研究，我們得出的結論是使用飛艇並不是最佳選擇。”一艘能夠運載60噸的飛艇體積龐大、價格昂貴，而且飛行速度不如噴氣式飛機，運行效率過低。

此外，飛艇還存在運營問題。“飛艇存在使用問題，因爲在有風的地方懸停或著陸時需要小心，風電場往往有風，這並不奇怪。這會讓你的利用率大大降低。此外，對于大多數飛艇概念來說，當天氣惡劣時，它們很難留在停機坪上。”

盡管是圍繞特定用途設計的，但“風行者”仍必須滿足與大型商用飛機相同的FAA第25部認證要求。“然而，我們相信，我們可以在實驗方面和立法方面探索一些方法，以考慮利用我們是一架通常不會在大型機場降落的貨機這一事實。”

利用航空業知識跨界能源業創造更多市場機遇

拉迪亞公司著手“風行者”項目已有大約6年的時間。“我們已經選定了主要供應商，現在我們正在擴大供應鏈整合。從一開始我們的基本原則之一就是不做任何新的事情。更方便的是，標准鋁制機身雖然更大，但非常適合安裝風力發電機葉片。”

這家初創公司計劃最大程度地使用一級供應商的現有組件。“對于航空航天界來說，最大的好處是這與他們今天所做的完全不同。這是一個讓航空航天界接觸能源行業的窗口。”

倫德斯特羅姆稱，“航空航天供應鏈可以在其他市場中利用其專業知識，並實現一定程度的多元化。這種多元化的作用是創造更多的穩定性，因爲能源業不像其他與航空航天相關的行業那樣具有周期性。因此，這是一種爲供應鏈提供一定程度的財務穩定性的絕佳方式。”

拉迪亞公司成立于2016年，迄今爲止已獲得超過1億美元的資金，並正在努力爲該計劃的下一階段籌集最多3億美元。倫德斯特羅姆表示，“我們當然希望比大型商用飛機更便宜。我們也沒有低估或對成本有任何不切實際的

假設。這將是一個重要的項目。”但拉迪亞公司堅信市場足夠大，足以支持這種專用飛機的開發。

“陸上風電可能有50億美元的市場。如果我們能夠部署更大的發電機，我們認爲就有巨大的機會來運輸更大的發電機。”他說，“這不僅僅是運輸未來的發電機。如今，運輸發電機面臨著巨大的挑戰。大多數制造商都有最暢銷的發電機和最大的發電機，它們是不同的。他們擁有的最大的陸上發電機將更加強大並且具有更高的容量系數。但它賣得不好，所以你只能得到一小部分份額。因此，進入市場的第一步是與發電機制造界合作，將他們擁有的最大設備運輸到更多的土地上。然後給予他們靈活性，讓他們能夠繼續設計越來越大的葉片，直到達到我們105米的運輸能力。”

“風行者”的氣動設計已完成，拉迪亞公司正准備進入初步設計階段。除了“未來幾年”之外，這家初創公司並未發布其他服務進入目標。它將負責總裝，並計劃代表客戶（包括獨立發電商和將風電並入電網的能源公司）在區域中心運營飛機。拉迪亞公司還參與美國和北非陸上風電項目的早期開發。（本文作者單位系中國航空工業發展研究中心）