顛覆水下能源的前囚發明家 - 彭博社

威廉姆斯

照片：特里斯坦·維洛克即使當毒販遞給他一個裝滿100美元鈔票的棕色紙袋時，赫伯特·威廉姆斯説，他大多數時候還是在想着那艘船。他們僱他建造一艘超級快速的雙體船，告訴他他們需要加快從哥倫比亞到，呃，德國的某些貨物的交付。威廉姆斯有建造快速雙殼漁船的經驗，但他一直夢想發明一些更大、更離奇的東西。由於有了資金支持他的夢想，他故意忽視了警告信號。“我在建造一艘船，”他記得自己在想。“雪佛蘭不會問客户打算用它的汽車做什麼。”

彭博社商業週刊《狗人》電影來拯救兒童書籍行業私募股權潮人正在瞄準你最喜歡的應用程序梅格·惠特曼在非洲的使命：美國科技超越中國他們不是隱士。尋求庇護者佔據了拜登承諾關閉的監獄在南佛羅里達工作，威廉姆斯繪製了一艘96英尺、波浪穿透型的船隻的設計圖，配備雙1,000馬力的柴油發動機。他將其命名為 傑西卡女士，以紀念他的小女兒。他租用了起重機，購買了四分之一英寸的鋼板來形成船體，並僱傭了一支團隊來幫助他將一切組裝起來。（這是1987年，所以你可以想象他們看起來有多像《邁阿密風雲》中的角色。）在從夏洛特港的第一次海試中，這艘船在波浪中切割而過，而較慢的船隻則會在水面上顛簸，浪費能量。“那真是太美了，”威廉姆斯説。“從空中看，它像是一隻精緻的水蜘蛛或某種來自 星球大戰的東西。”以30節（約34英里每小時）的速度航行，它比任何同等大小的船隻都要快，甚至比巡邏海岸的美國海岸警衞隊切割船還要快。

當船員們導航回到港口時，海事無線電中傳來了興奮的漁船船長們對這艘奇怪船隻的驚歎聲。但當雙體船靠岸後，數十名身穿制服的執法官員蜂擁而至，將船上所有人都銬上了手銬。他們稱威廉姆斯的創作為“走私的A炸彈”。他因拒絕透露其哥倫比亞客户的名字而被判定為運輸可卡因的陰謀罪。他説他不願意説話，因為他擔心自己的生命。在1987年結束之前，法官判處他10年聯邦監禁。

“我必須製造這些東西以保持目的感。也許我製造它們是為了證明我存在。”

聯邦記錄顯示，威廉姆斯在頭兩年內被轉移到監獄設施48次——他表示這是為了讓他透露名字。每次，他都發現自己被鎖鏈綁在一輛充滿柴油煙霧的公交車地板上，聽着震耳欲聾的60年代搖滾樂。任何新入監的囚犯必須在監獄的“魚缸”中睡幾個星期，這是一間通常沒有牀上用品或暖氣的單人牢房。下一次轉移總是在威廉姆斯即將獲得一個有牀的永久牢房時到來。在第四年，他得知妻子已經和他離婚。

慢慢地，情況開始好轉。轉移沒有解釋地停止了。威廉姆斯開始獲得減刑，這既是由於良好行為，也得益於檢方的自由裁量權。最重要的是，一位同監犯教會了他技術製圖。不久，他的鉛筆上湧現出數百頁草圖，詳細描繪了大約32種真正奇怪的水上裝置：雙體船形狀的遊輪、巨大的V形原油收集器、一個葉片過多的螺旋槳。“我必須製造這些東西以保持目的感，”他説。“也許我製造它們是為了證明我存在。”

監獄當然是可怕的。但它也讓威廉姆斯成為了一名全職發明家。“監獄讓我停下來，思考，”他説。威廉姆斯的頭腦風暴最終產生了一個設計，成為第一個商業規模的渦輪機，旨在將潮汐能轉化為電力。愛爾蘭公司OpenHydro後來購買了威廉姆斯為其設計所獲得的專利，並利用這些專利創造了通過英國電網銷售給消費者的第一個也是最大的潮汐電力來源。2015年，OpenHydro以1.73億美元出售給了法國軍事承包商DCNS集團。母公司正在加拿大的芬迪灣以及法國布列塔尼部署威廉姆斯設計的300噸、52英尺高的大型版本。

當威廉姆斯被關押時，很難想象他的一個想法會幫助為數千萬個家庭供電。或者作為一個沒有工程教育的修補匠，他會獲得18項專利，或為一家與洛克希德·馬丁、西門子和通用電氣競爭的企業構建技術。在他超現實的頭幾個月裏，乘坐他所稱的柴油療法巴士時，腦海中沒有如此樂觀的想法。

1991年，威廉姆斯在48歲時，剛滿五年監禁，獲得假釋。他收拾好藍圖和聯邦政府給的27美元出獄金，搬到了佛羅里達中部的帕拉特卡，一個沒有人認識他的地方。在這個位於聖約翰河沿岸、距離海洋60英里的12000人口的鄉村小鎮，威廉姆斯慢慢重建了自己的生活。他開始了一項業務，在聖約翰河中打樁建造碼頭。這提供了穩定的薪水，這意味着他可以重新開始修補。 幾十年來，海洋渦輪機一直是一個艱鉅的工程挑戰。沒有額外的保護，機器通常無法承受鹽水或其中的微生物。而在陸地上表現良好的渦輪葉片往往無法承受水的壓力，水的密度大約是空氣的800倍。傳統的解決方案是使用碳纖維或其他特殊聚合物增強材料，製造出一種基本上更強、更耐用——而且更昂貴——的三葉片機器，正如你在風電場上看到的那樣。

一個原型浮動風電場的渦輪機，專利號 9,188,108。它後面的巨大管道將形成支持機器遠離海岸的海洋平台。

照片：特里斯坦·惠洛克威廉姆斯的第一個重大創新是將轉子葉片固定在渦輪機的邊緣，就像車輪的輻條一樣，給予它們更多的支持。新的形狀改善了發電效率：任何孩子都知道，自行車輪在中心轉動較慢，而在邊緣轉動較快。同樣，傳統渦輪機的中央軸轉動相對較慢，因此工程師通常將其連接到變速箱，以達到與電網兼容的交流電所需的速度。威廉姆斯開始思考如何從渦輪機的快速外緣收集能量。

在他的碼頭建築機械車間——一個沒有窗户的波紋金屬小屋，受到兩棵橡樹的庇護——他搭建了一台臨時的垂直車牀，能夠銑削一個直徑達16英尺的巨大鋼轉子。為了將整個邊緣變成一個大型發電機，這樣的輪子必須距離渦輪機框架的內部少於火花塞間隙的距離。首先，他用一輛半掛卡車的車軸建造了一個巨大的轉盤，用來將轉子旋轉到車牀上，切屑落到地面，直到它完美地圓到不足五千分之一英寸。他在水中測試了四個原型的強度和機械可靠性，每當一個失敗時，他就把它扔到一個廢料堆上，這個廢料堆至今仍在物業上，就像一堆生鏽的摩天輪。

在第五次嘗試中，威廉姆斯認為他找到了力量和精確度的正確結合。在一位工程師的幫助下，他在轉子上添加了磁鐵，並在渦輪的鋼框架外殼上手工繞制導電線圈，使旋轉的輪子本身成為發電機。通過戰略性地放置額外的磁鐵，他確保部件之間不會接觸，這意味着它們不需要潤滑。由於工作在如此精細的公差下，威廉姆斯必須確保渦輪在寒冷的海水中不會卡住。因此，他拖來一箇舊的地上游泳池，裝滿四車冰塊，然後將渦輪浸入其中，以查看它是否能自由旋轉。他設想渦輪的維護週期為一個世紀一次。

在這個過程中，其他工程師也提供了幫助，包括來自佛羅里達大學、美國海軍以及後來能源部的一些工程師。但合作者表示，威廉姆斯最大的優勢是他作為船隻製造者和漁民所培養的直覺。“赫伯特對他的機器的工程方面的知識往往比我的博士生還要豐富，”能源部研究員羅布·霍夫薩皮安説。

在2004年，威廉姆斯辭去了建造碼頭的工作，專注於研究和開發。他與當地一家電話公司的副總裁科尼莉亞·達內斯結婚，她同意作為平等合夥人來管理他的業務。他們一起僱傭了一小部分員工，並從朋友和鄰居那裏籌集資金。那個年度的重大突破出現在稍後，他們吸引了未來OpenHydro聯合創始人布倫丹·吉爾摩的興趣。他帶着一組電氣工程師來到帕拉特卡，以驗證威廉姆斯的説法。

在聖約翰斯的測試運行中，拖着一艘自制駁船，16英尺的原型在水中電線融化時開始冒火花。但渦輪機產生的電流足以為一個小社區供電，這對購買了威廉姆斯知識產權的吉爾摩來説已經足夠好了。

“如果全國所有的企業家和修補匠都把事情交給GE和西屋電氣，我們就會陷入大麻煩。”

OpenHydro在這傢俬人公司的股票中以50-50的比例獲得了專利。該公司還保留威廉姆斯作為顧問，並讓他擔任董事。然而，隨着時間的推移，威廉姆斯開始感到他的建議不再受歡迎。他在2007年從董事會辭職，當時媒體注意到了他的定罪，儘管他説他與公司高管保持友好關係。“我們對赫伯特·威廉姆斯在公司早期所做的貢獻表示感謝，”吉爾摩在一封電子郵件中寫道。“我們理解並尊重赫伯特九年前退出公司的決定，並祝願他未來的事業順利。”

在過去的幾年裏，隨着潮汐能源發電機接近大規模推廣，渦輪技術成為一種有價值的商品。（例如，GE收購了阿爾斯通的能源部門，亞特蘭蒂斯資源公司從西門子購買了渦輪製造商MCT。）DCNS收購OpenHydro以多元化其軍艦製造業務。“我們改進了設計，使其更高效、更堅固、更便宜，但從第一天起，我們沒有改變渦輪機的原則，”DCNS下的OpenHydro董事長蒂埃裏·卡蘭昆説。“這是唯一一個為海洋設計的渦輪機，而不是為風設計並適應海洋的。” **威廉姆斯通過出售OpenHydro賺了數百萬。**他拒絕討論具體細節，但這足以在過去八年裏資助一家風能初創公司和他與妻子擁有的520英畝的莊園。他現在73歲。他身材矮小，通常穿着牛仔褲、帶領的印花襯衫、船鞋和磨損的Timex手錶。他仍然在他的工作室工作，從早上7點到晚上6點，現在工作室稍微大了一些——莊園包括一個50,000平方英尺的製造廠和一條新鋪的機場跑道。

一個早期原型渦輪機和塔架的墓地，這些在測試中失敗了。

攝影：特里斯坦·惠洛克工廠裏充滿了起重機和車牀的聲音，以及偶爾掉落的70英尺鋼管的震耳聲。焊工們正在製作規模驚人的金屬部件，有些高達20層樓，有些直徑比波音737還大。他們正在為威廉姆斯公司出售給能源部的組合發電機/泵製造部件。他説他在監獄牢房裏想到這個主意，受到幫助在舊西部抽水的多葉風車的啓發。

他最新的企業，Keuka Energy，專注於這種風機。原型機保持了他早期渦輪機的甜甜圈形狀，但使用一個巨大的驅動帶來驅動氣動泵，產生可以轉化為能量的壓縮空氣。在德克薩斯理工大學的早期測試中，這台機器比傳統渦輪機更好地捕捉低空風速，美國農業部的官員表示，它可能能夠替代柴油發電機；他們正在德克薩斯州的一個環境項目中試用它，用於從地下深處抽水。“在風能轉化為能量方面，它的輸出相當高，”美國農業部研究實驗室主任傑瑞·哈特菲爾德説。“我們正在考慮它是否可以作為一個非常高效的泵使用。”能源部的霍夫薩皮安表示，組合發電機/泵看起來比工業渦輪機更容易維護。“一旦他解決了一些問題，”他説，“一個自行車修理工就可以修理它。”

11月批准的一項專利揭示了威廉姆斯的長期計劃。它詳細描述了一種可能長達一英里的V形駁船，坐落在大西洋中央，作為液態空氣的巨大儲存庫，可以用來驅動燃氣渦輪機併發電。大型邊緣驅動風車將空氣儲存在駁船貨艙中的超冷罐中。定期，天然氣油輪將空氣運送到世界各地的燃氣發電廠，在那裏可以將其加熱成氣體以驅動渦輪機。這一切構成了一種利用相對便宜的現有基礎設施高效存儲風能的方法。威廉姆斯表示，儘管他可能無法完成這個項目，但值得開始。“你必須先接觸到某些東西，才能正確地構建它，”他説。“如果全國所有的企業家和發明家都把它留給通用電氣和西屋電氣，我們就會陷入大麻煩。”

威廉姆斯表示，他仍然從自己較黑暗的日子中汲取靈感。帕拉特卡的複合體為他的員工提供住房，包括偶爾的前囚犯。“當你入獄時，公眾會對你轉身，”他説，但只要罪犯有想法，他們就不是沒有選擇。“有可能性。”