颠覆水下能源的前囚发明家 - 彭博社

威廉姆斯

照片：特里斯坦·维洛克即使当毒贩递给他一个装满100美元钞票的棕色纸袋时，赫伯特·威廉姆斯说，他大多数时候还是在想着那艘船。他们雇他建造一艘超级快速的双体船，告诉他他们需要加快从哥伦比亚到，呃，德国的某些货物的交付。威廉姆斯有建造快速双壳渔船的经验，但他一直梦想发明一些更大、更离奇的东西。由于有了资金支持他的梦想，他故意忽视了警告信号。“我在建造一艘船，”他记得自己在想。“雪佛兰不会问客户打算用它的汽车做什么。”

彭博社商业周刊《狗人》电影来拯救儿童书籍行业私募股权潮人正在瞄准你最喜欢的应用程序梅格·惠特曼在非洲的使命：美国科技超越中国他们不是隐士。寻求庇护者占据了拜登承诺关闭的监狱在南佛罗里达工作，威廉姆斯绘制了一艘96英尺、波浪穿透型的船只的设计图，配备双1,000马力的柴油发动机。他将其命名为 杰西卡女士，以纪念他的小女儿。他租用了起重机，购买了四分之一英寸的钢板来形成船体，并雇佣了一支团队来帮助他将一切组装起来。（这是1987年，所以你可以想象他们看起来有多像《迈阿密风云》中的角色。）在从夏洛特港的第一次海试中，这艘船在波浪中切割而过，而较慢的船只则会在水面上颠簸，浪费能量。“那真是太美了，”威廉姆斯说。“从空中看，它像是一只精致的水蜘蛛或某种来自 星球大战的东西。”以30节（约34英里每小时）的速度航行，它比任何同等大小的船只都要快，甚至比巡逻海岸的美国海岸警卫队切割船还要快。

当船员们导航回到港口时，海事无线电中传来了兴奋的渔船船长们对这艘奇怪船只的惊叹声。但当双体船靠岸后，数十名身穿制服的执法官员蜂拥而至，将船上所有人都铐上了手铐。他们称威廉姆斯的创作为“走私的A炸弹”。他因拒绝透露其哥伦比亚客户的名字而被判定为运输可卡因的阴谋罪。他说他不愿意说话，因为他担心自己的生命。在1987年结束之前，法官判处他10年联邦监禁。

“我必须制造这些东西以保持目的感。也许我制造它们是为了证明我存在。”

联邦记录显示，威廉姆斯在头两年内被转移到监狱设施48次——他表示这是为了让他透露名字。每次，他都发现自己被锁链绑在一辆充满柴油烟雾的公交车地板上，听着震耳欲聋的60年代摇滚乐。任何新入监的囚犯必须在监狱的“鱼缸”中睡几个星期，这是一间通常没有床上用品或暖气的单人牢房。下一次转移总是在威廉姆斯即将获得一个有床的永久牢房时到来。在第四年，他得知妻子已经和他离婚。

慢慢地，情况开始好转。转移没有解释地停止了。威廉姆斯开始获得减刑，这既是由于良好行为，也得益于检方的自由裁量权。最重要的是，一位同监犯教会了他技术制图。不久，他的铅笔上涌现出数百页草图，详细描绘了大约32种真正奇怪的水上装置：双体船形状的游轮、巨大的V形原油收集器、一个叶片过多的螺旋桨。“我必须制造这些东西以保持目的感，”他说。“也许我制造它们是为了证明我存在。”

监狱当然是可怕的。但它也让威廉姆斯成为了一名全职发明家。“监狱让我停下来，思考，”他说。威廉姆斯的头脑风暴最终产生了一个设计，成为第一个商业规模的涡轮机，旨在将潮汐能转化为电力。爱尔兰公司OpenHydro后来购买了威廉姆斯为其设计所获得的专利，并利用这些专利创造了通过英国电网销售给消费者的第一个也是最大的潮汐电力来源。2015年，OpenHydro以1.73亿美元出售给了法国军事承包商DCNS集团。母公司正在加拿大的芬迪湾以及法国布列塔尼部署威廉姆斯设计的300吨、52英尺高的大型版本。

当威廉姆斯被关押时，很难想象他的一个想法会帮助为数千万个家庭供电。或者作为一个没有工程教育的修补匠，他会获得18项专利，或为一家与洛克希德·马丁、西门子和通用电气竞争的企业构建技术。在他超现实的头几个月里，乘坐他所称的柴油疗法巴士时，脑海中没有如此乐观的想法。

1991年，威廉姆斯在48岁时，刚满五年监禁，获得假释。他收拾好蓝图和联邦政府给的27美元出狱金，搬到了佛罗里达中部的帕拉特卡，一个没有人认识他的地方。在这个位于圣约翰河沿岸、距离海洋60英里的12000人口的乡村小镇，威廉姆斯慢慢重建了自己的生活。他开始了一项业务，在圣约翰河中打桩建造码头。这提供了稳定的薪水，这意味着他可以重新开始修补。 几十年来，海洋涡轮机一直是一个艰巨的工程挑战。没有额外的保护，机器通常无法承受盐水或其中的微生物。而在陆地上表现良好的涡轮叶片往往无法承受水的压力，水的密度大约是空气的800倍。传统的解决方案是使用碳纤维或其他特殊聚合物增强材料，制造出一种基本上更强、更耐用——而且更昂贵——的三叶片机器，正如你在风电场上看到的那样。

一个原型浮动风电场的涡轮机，专利号 9,188,108。它后面的巨大管道将形成支持机器远离海岸的海洋平台。

照片：特里斯坦·惠洛克威廉姆斯的第一个重大创新是将转子叶片固定在涡轮机的边缘，就像车轮的辐条一样，给予它们更多的支持。新的形状改善了发电效率：任何孩子都知道，自行车轮在中心转动较慢，而在边缘转动较快。同样，传统涡轮机的中央轴转动相对较慢，因此工程师通常将其连接到变速箱，以达到与电网兼容的交流电所需的速度。威廉姆斯开始思考如何从涡轮机的快速外缘收集能量。

在他的码头建筑机械车间——一个没有窗户的波纹金属小屋，受到两棵橡树的庇护——他搭建了一台临时的垂直车床，能够铣削一个直径达16英尺的巨大钢转子。为了将整个边缘变成一个大型发电机，这样的轮子必须距离涡轮机框架的内部少于火花塞间隙的距离。首先，他用一辆半挂卡车的车轴建造了一个巨大的转盘，用来将转子旋转到车床上，切屑落到地面，直到它完美地圆到不足五千分之一英寸。他在水中测试了四个原型的强度和机械可靠性，每当一个失败时，他就把它扔到一个废料堆上，这个废料堆至今仍在物业上，就像一堆生锈的摩天轮。

在第五次尝试中，威廉姆斯认为他找到了力量和精确度的正确结合。在一位工程师的帮助下，他在转子上添加了磁铁，并在涡轮的钢框架外壳上手工绕制导电线圈，使旋转的轮子本身成为发电机。通过战略性地放置额外的磁铁，他确保部件之间不会接触，这意味着它们不需要润滑。由于工作在如此精细的公差下，威廉姆斯必须确保涡轮在寒冷的海水中不会卡住。因此，他拖来一个旧的地上游泳池，装满四车冰块，然后将涡轮浸入其中，以查看它是否能自由旋转。他设想涡轮的维护周期为一个世纪一次。

在这个过程中，其他工程师也提供了帮助，包括来自佛罗里达大学、美国海军以及后来能源部的一些工程师。但合作者表示，威廉姆斯最大的优势是他作为船只制造者和渔民所培养的直觉。“赫伯特对他的机器的工程方面的知识往往比我的博士生还要丰富，”能源部研究员罗布·霍夫萨皮安说。

在2004年，威廉姆斯辞去了建造码头的工作，专注于研究和开发。他与当地一家电话公司的副总裁科尼莉亚·达内斯结婚，她同意作为平等合伙人来管理他的业务。他们一起雇佣了一小部分员工，并从朋友和邻居那里筹集资金。那个年度的重大突破出现在稍后，他们吸引了未来OpenHydro联合创始人布伦丹·吉尔摩的兴趣。他带着一组电气工程师来到帕拉特卡，以验证威廉姆斯的说法。

在圣约翰斯的测试运行中，拖着一艘自制驳船，16英尺的原型在水中电线融化时开始冒火花。但涡轮机产生的电流足以为一个小社区供电，这对购买了威廉姆斯知识产权的吉尔摩来说已经足够好了。

“如果全国所有的企业家和修补匠都把事情交给GE和西屋电气，我们就会陷入大麻烦。”

OpenHydro在这家私人公司的股票中以50-50的比例获得了专利。该公司还保留威廉姆斯作为顾问，并让他担任董事。然而，随着时间的推移，威廉姆斯开始感到他的建议不再受欢迎。他在2007年从董事会辞职，当时媒体注意到了他的定罪，尽管他说他与公司高管保持友好关系。“我们对赫伯特·威廉姆斯在公司早期所做的贡献表示感谢，”吉尔摩在一封电子邮件中写道。“我们理解并尊重赫伯特九年前退出公司的决定，并祝愿他未来的事业顺利。”

在过去的几年里，随着潮汐能源发电机接近大规模推广，涡轮技术成为一种有价值的商品。（例如，GE收购了阿尔斯通的能源部门，亚特兰蒂斯资源公司从西门子购买了涡轮制造商MCT。）DCNS收购OpenHydro以多元化其军舰制造业务。“我们改进了设计，使其更高效、更坚固、更便宜，但从第一天起，我们没有改变涡轮机的原则，”DCNS下的OpenHydro董事长蒂埃里·卡兰昆说。“这是唯一一个为海洋设计的涡轮机，而不是为风设计并适应海洋的。” **威廉姆斯通过出售OpenHydro赚了数百万。**他拒绝讨论具体细节，但这足以在过去八年里资助一家风能初创公司和他与妻子拥有的520英亩的庄园。他现在73岁。他身材矮小，通常穿着牛仔裤、带领的印花衬衫、船鞋和磨损的Timex手表。他仍然在他的工作室工作，从早上7点到晚上6点，现在工作室稍微大了一些——庄园包括一个50,000平方英尺的制造厂和一条新铺的机场跑道。

一个早期原型涡轮机和塔架的墓地，这些在测试中失败了。

摄影：特里斯坦·惠洛克工厂里充满了起重机和车床的声音，以及偶尔掉落的70英尺钢管的震耳声。焊工们正在制作规模惊人的金属部件，有些高达20层楼，有些直径比波音737还大。他们正在为威廉姆斯公司出售给能源部的组合发电机/泵制造部件。他说他在监狱牢房里想到这个主意，受到帮助在旧西部抽水的多叶风车的启发。

他最新的企业，Keuka Energy，专注于这种风机。原型机保持了他早期涡轮机的甜甜圈形状，但使用一个巨大的驱动带来驱动气动泵，产生可以转化为能量的压缩空气。在德克萨斯理工大学的早期测试中，这台机器比传统涡轮机更好地捕捉低空风速，美国农业部的官员表示，它可能能够替代柴油发电机；他们正在德克萨斯州的一个环境项目中试用它，用于从地下深处抽水。“在风能转化为能量方面，它的输出相当高，”美国农业部研究实验室主任杰瑞·哈特菲尔德说。“我们正在考虑它是否可以作为一个非常高效的泵使用。”能源部的霍夫萨皮安表示，组合发电机/泵看起来比工业涡轮机更容易维护。“一旦他解决了一些问题，”他说，“一个自行车修理工就可以修理它。”

11月批准的一项专利揭示了威廉姆斯的长期计划。它详细描述了一种可能长达一英里的V形驳船，坐落在大西洋中央，作为液态空气的巨大储存库，可以用来驱动燃气涡轮机并发电。大型边缘驱动风车将空气储存在驳船货舱中的超冷罐中。定期，天然气油轮将空气运送到世界各地的燃气发电厂，在那里可以将其加热成气体以驱动涡轮机。这一切构成了一种利用相对便宜的现有基础设施高效存储风能的方法。威廉姆斯表示，尽管他可能无法完成这个项目，但值得开始。“你必须先接触到某些东西，才能正确地构建它，”他说。“如果全国所有的企业家和发明家都把它留给通用电气和西屋电气，我们就会陷入大麻烦。”

威廉姆斯表示，他仍然从自己较黑暗的日子中汲取灵感。帕拉特卡的复合体为他的员工提供住房，包括偶尔的前囚犯。“当你入狱时，公众会对你转身，”他说，但只要罪犯有想法，他们就不是没有选择。“有可能性。”