绝了 |中国发明帮谷歌解决了海上数据中心供电问题

这两艘船体结构基本相同，每个集装箱都有很多独立窗口，此外其中还有一个比较特殊，采用了45°的倾斜设计，如下图。

当然，这两艘船必须停靠在港口，粗大的电缆为其供电。可再生能源的是谷歌解决船上数据中心供电问题的新思路，为此，谷歌研发了一款能为数据中心发电的“ 风筝 ”（相传风筝是由中国春秋战国时期的墨子发明的）。

Google 的远洋数据中心设想

去年，有人发现 Google 在专利服务机构 Patent Yogi 注册了一项名为“机载船舶电源推进风筝”的专利，翻译成人话就是——一台驱动船只的风筝发电机。

在飞行机翼下挂载转子和旋转叶片，通过导电系绳将飞行的涡轮机与 Google 的“远洋船舶”连接，利用其飞行时产生的动力来推动船只的前进。

这项专利的持有者是 Makani Power 的工程师，该公司于 2013 年被 Google X 实验室收购。谷歌 开始制造发电风筝，这一脑洞大开的设想已经经过了验证。

Google X 的Makani风机

这个名为“Makani”的风力涡轮机看起来就像一架风筝飞在空中，通过高强超轻碳纤维绳索系在地面塔台上。每架风筝约 25.6 米长，配有 8 个螺旋桨，发电容量为 600 kW。当风筝飞上空中后，会以在空中绕大圆圈的形式来推动风力涡轮发电，风筝最高可上升至约 426 米的高度。

“机载船舶电源推进风筝”的专利

不过，Google 的主要意图是将该发电系统所产生的电力用来运行大规模服务器，并对其实施降温。 据 Google 透露，他们每季度光是服务器的电费就达到了数十亿美元，数十亿美金啊！这个“风筝”发电机能为 Google 节约大量电费。

Altaeros Energies 的空中甜甜圈

数据中心的电力需求量巨大，通过风力发电是否能满足海上数据中心的需求？

其实“风筝发电”的概念最早由美国科学家劳埃德于上世纪 80 年代提出来的。

其原理简单来说就是，当筝面垂直于气流时，拉力拖动绳索驱动地面上的卷扬机做功发电；当筝面平行于气流时，卷扬机倒转拉回风筝，由此风筝反复做功发电。

在可再生能源发电里，风能的转化效应最高，风速越高风电场就能收获越多的能量。风能与风速的 3 次方成正比，就是说风速加倍，风能大 8 倍。 一项研究显示，全世界只需要大约 4 百万个风车，就能根本解决能源问题。

两年前，麻省理工学院的研究机构 Altaeros Energies 设计了一个甜甜圈一样的空中发电系统，他们将风力发电机与扇叶藏在这个氦气球里。

这套系统完全不受塔柱甚至是缆绳的限制，漂浮技术能汲取空中更稳定的风力，发电机位置和用电位置可以机动调度，完全可以在临时性工程、偏远矿场、军事基地、救援抢灾等活动中。

如果能像 Google 气球一样，使用 AI 来操控，复制能力和成本都会下降。这个项目得到了日本软银的 700 万美元投资。

当下阶段，风筝发电的成本还是比较高的。拿麻省理工的项目来说，每度电的成本是 18 美分，而美国西部陆上风力发电成本已经降到了 5 美分。

不过由于输配网络成本因素，实际电费可以高到 25 美分，这个项目显然很有竞争力。另一方面，产业规模、技术进步等因素都可以促进成本下降。

第二个问题是，风筝发电会占用空间，干扰民航航线。根据计算，每一立方公里空间中能产生风能 1,000 兆瓦，如果能有效划定禁飞区，依然能生产更多的电量。

瑞士科技公司 Twingtec 创造了一款名叫 twing 的无人机，它抹平了风筝和无人机的界限。 不过这个风筝并不是老爷们儿乘风玩耍的，是为了获取风力来发电。

twing 无人机在设计的过程中借鉴了风筝的原理，通过一个被称为 TT100 的传输系统连接到地面。这个链接绳一方面是让风筝有足够高的飞行高度，一方面将转化的电力并网输出。

空基发电技术可以分成有两大类，一种是发电机留在地面，只用缆绳把机械能从空中传下来，这就是 twing “风筝发电”的思路。

另一种是直接把发电机带上天再把电能用电缆传回地面，需要把笨重的发电机带到空中，技术突破比较困难。

Google 最强劲的对手，Ampyx Power 28 米翼展的风筝

在风筝发电领域，目前玩家还不少。有 Nature Technology Systems 、德国公司 SkySails、荷兰的 Ampyx Power，以及挪威的 KiteGen，都在积极发展高空风力发电。

英国 KPS 风筝发电，全球第二个规模化的风筝发电站

英国的 Kite Power Solutions 已于今年 3 月在苏格兰东南部沿海的斯特兰拉尔（Stranraer）建成了非实验性、消费层级的风筝发电站。

相关技术方案的不断突破未来将为海上数据中心提供更强大的电力供应，当“风筝”发电大规模普及时，相信会有更多船载数据中心出现。