海军陆战队将可再生能源创新推向前线

本文最初发表于360年耶鲁大学环境并经允许在此转载。

上个月在美国海军陆战队的莫哈韦沙漠作战训练中心，一些军事的最好和最聪明聚集测试节能齿轮最新的。该小工具听起来像那些绿色的科学家可能会在Q中的实验室宽松的梦想，如果设定 - 可折叠的太阳能电池板，发电背包，混合动力系统采用太阳能电池板和个人冷却背心。但是随着到中心参观，我看到，这些设备是非常真实的 - 有些已经被部署在阿富汗战场上 - 和演示海军陆战队在战场上节省燃料的决心。

自2001年以来，海军陆战队步兵营平均增加了300%的计算机和IT设备，增加了200%的车辆。这种耗油装备的激增带来了高昂的成本:海军陆战队员在燃料和水的运输过程中受伤或死亡，以及纳税人高涨的燃料账单。

根据两年前进行了海军陆战队的研究中，一个海洋被打死或打伤阿富汗每50个燃料和水的卡车车队，并在车队的17 1被打乱通过一个简易爆炸装置。维持海军陆战队远征部队所需的物流的百分之七十陆上是燃料和水。一个步兵连（125-150海军陆战队）今天使用更多的燃料比一个步兵营（900-1,000海军陆战队）确实于2001年在阿富汗，兵团已在一年内花费了300万$ 794由海军陆战队员部署在一些300个站点所使用的燃料。根据主要布兰登纽厄尔，技术领先为海军陆战队远征能源办公室，燃料的大约60％的燃烧，以提供用于海军陆战队的气候控制和他们的设备。

但现在，海军陆战队和其他美国武装部队大力开展活动减少它们对化石燃料的依赖，无论是战场上，还是在美国和全球各地的偏远设施。

如果你听过海军陆战队的高官们谈论能源，很明显，海军陆战队日益增长的燃料负担不仅被认为是财政紧缩时期的预算克敌，而且还威胁到作为一名海军陆战队员的意义。该军团的任务是随时准备从船上跳到岸上，在艰苦的环境下作战120天，补给有限。这些任务要求灵活性、速度和自给自足——这些属性与燃料脐带不一致。

我在海军陆战队空军地面作战中心，只需二十九棕榈村外，加利福尼亚州访问之际，是军团第六ExFOB（实验前进行动基地）示范。成立于2009年，ExFOB从海军陆战队汇集人才，海军研究办公室和其他武装力量，以识别和评估有前途的节能解决方案。私人公司被邀请证明，可以快速部署到战场商业技术。

上个月的ExFOB演示的焦点是混合发电系统，它将太阳能与由喷气燃料驱动的传统发电机结合起来。Newell说，部队希望废除现有的独立发电机。他在去年的一次演讲中说，该领域的需求中值是发电能力的32%，这导致了严重的燃料浪费。

“80%或90%的情况下，我的效率会很低，因为系统的设计是为了满足高峰负荷，”Newell解释说。“杂交为我们解决了这个问题。”

在上个月的ExFOB展会上，10家公司展出了13个混合动力系统，包括太阳能光伏板、电池存储和智能控制与发电机。太阳能电池板产生的电能可以实时使用，也可以储存起来供以后使用，从而减少了发电机的运行时间。纽维尔说，混合动力系统还能防止发电机在低负荷下运行，因为低负荷会更快地磨损发电机。

混合系统建立在已经成功部署到阿富汗的技术基础上。海军陆战队的一个公司，印度3/5，装备了space(太阳能便携式替代通信能源系统)和GREENS(地面可再生远征能源系统)，在2010年夏天完全依靠太阳能运行了两个巡逻基地。

“这两个系统现在可用于海军陆战队的所有海军陆战队员，”上校鲍勃·查瑞特，海军陆战队远征能源办公室主任，在ExFOB发布会上说。“对于华盛顿 - 通常已知会有点慢 - 在三年内，我们不仅在海军陆战队员手中的东西，我们也在寻找下一代。”

多军团的下一代技术将被结合到更新便携式太阳能GREENS系统。第一代系统证明了其在该领域价值，纽厄尔说，但它是由重玻璃的太阳能电池组件的拖累。用于第二次迭代的目标是在重量降低了50％，在尺寸减小10％和10％更多的能量收获。果岭2.0原型，用从SBM太阳能通过复合材料技术开发（CTD）制成无玻璃的太阳能电池板和框架配备，已经重量比其前任少45％，根据纽厄尔。我看着CTD的罗伯特·泰勒打破了单位。他卷起柔韧塑料框架腿成捆紧，这是他放置，且折叠的太阳能电池板沿，成长，薄盒。

所有图片由贾斯汀·格迪斯提供。

明年，纽厄尔说，海军陆战队将开始守备更小，更轻，更高效的5至60千瓦的康明斯发电机组。此后不久，兵团计划由海军研究应在15分钟内充电办事处制订部署能量密度锂离子电池，相比于两个小时现有的模型。纽厄尔说，军团也在寻找飞轮和超级电容器增加其能量存储组合。

此外，在上显示ExFOB这是用于双重目的可穿戴式解决方案：他们节省燃油，减少破碎负荷海军陆战队在他们的背上携带。

海军陆战队空战中心公共事务主管尼克曼维勒(Nick Mannweiler)上尉告诉我，“一名陆战队员在战斗中多带了120磅重的东西。”他指出，这些东西通常包括多达35磅的电池。“你能做的任何减轻负重的事情都意味着他站得更快，走的时间更长。”

一个解决方案是海军陆战队称之为“海军严峻巡逻系统”(MAPS)的背包和装备，它集成了太阳能电池板、净水器、收音机、电池和智能控制。Newell描述了其规格:一个灵活的，30%效率的光伏电池板;一个连接在CamelBak容器上的在线水过滤器，可以使用14天;替换目前使用的笨重的多用途“砖”电池的合体电池;还有一个数字显示器，为海军陆战队提供实时能源数据。今年秋天，地图将在加州的海军陆战队山地作战训练中心进行实地测试。

地图可以与一家名为Lightning Packs的公司正在开发的军用背包协同使用。这种发电和符合人体工程学的悬吊式背包将背包中的负载与身体分离，其框架设计使负重在佩戴者移动时可以在轨道上行驶。结果表明:佩戴者在移动载荷时所产生的能量更少，载荷对佩戴者的作用力也更小。在发电模型中，一艘船在行走时会产生35瓦的电量，或者在运行时至少产生40瓦的电量，这些电量可以用来为无线电实时供电或者储存在电池中。一个海军陆战队员可以产生30到50瓦在休息时手动泵组。

ExFOB的另一种可穿戴式解决方案是对阿富汗冷却帐篷兵团高昂成本的回应。当我们走近一个帆布帐篷时，纽维尔指着每个角落的黑匣子——压缩机。我们进去后，纽维尔解释说，部队借用了陆军开发的一项技术，供直升机飞行员和坦克乘员使用:个人气候控制。

如果队伍中曾使用的环境控制单元，以冷却帐篷，纽厄尔说，这将消耗4.5千瓦。取而代之的是，发送冷水在帐篷内表设置10个背心五台压缩机消耗仅1.2千瓦。在帐篷外，它是85度;里面，感觉更热。我坐到表之一捆好上的背心，其中载管那个周期冷却水。纽厄尔打开水的流动。在片刻，放松身心的寒意冷我的胸部和背部。

除了海军陆战队，美国武装部队的其他部门也做出了减少能源使用和减少对化石燃料依赖的重大承诺。有17个陆军设施参与了一项“零能耗”计划的试点计划，该计划要求每个设施生产的能源与消耗的能源一样多。在海军方面，部长雷·马布斯(Ray Mabus)支持一项计划，即到2020年，海军一半的陆上能源将来自可再生能源，同年，海军舰队一半的液体燃料将来自替代能源。后一个目标在美国参议院遇到了阻力，反对者曾两次试图阻止海军的努力以扩大生物燃料计划，认为它过于昂贵。

2007年的国防授权法案要求国防部在2025年消耗的能源中有25%来自可再生能源。2011年，海军陆战队司令官签署了一项能源战略，该战略寻求走得更远，声称到2025年，海军陆战队在战场上的燃料效率将提高50%。

在我参观了ExFOB网站，我问准将马克·怀斯，主将海军陆战队作战实验室和ExFOB主席，国会削减预算下封存，这将由9％削减一些国防可自由支配开支是否会迫使裁员军团的能源项目。

“封存当然要慢下来的潜力，”他说。“但是，当你开始与国会交谈，向领导，你会感到吃惊如何很注重他们在未来的能力进行投资。

“他们意识到，当你开始谈论混合能源时，你开始谈论的不仅仅是减少你在战场上必须拥有的液体燃料的数量，而且现在你谈论的是需要较少维护，更持久的发电机。你开始谈论商业案例。与人们产生共鸣。在削减时期，聪明的企业是一个很好的选择。”

所有图片由贾斯汀·格迪斯提供。