“我的朋友，答案就在风中飘荡”，这是鲍勃·迪伦最著名的歌曲之一中的一句歌词。这也是由美国能源部(DOE)赞助的一年一度的大学风能竞赛(CWC)的中心主题。

CWC由来自美国各地的本科生组成，他们为当今的可再生能源挑战开发现实世界的解决方案。本次竞赛分为技术设计和风电项目开发两部分。

今年有12个团队参加。这些学校包括宾夕法尼亚州立大学、德克萨斯理工大学、塔斯基吉大学、马里兰大学和威斯康星大学。

参赛者被要求设计一个能够承受每秒22到25米持续风力的涡轮机，并研究和开发一个在科罗拉多州东部假想的100兆瓦风力发电厂的计划。

由于COVID-19大流行，2020年《禁止化学武器公约》是在网上举行的。在准备比赛的过程中，学生们将他们的海报演讲换成了数字幻灯片，在家里练习他们的演讲，并使用数字交流工具与他们的队友保持联系。在网上活动期间，参赛者登录网站，向远程评审小组展示他们的设计和提案。

“2020年竞赛的独特挑战为《化学武器公约》的使命增加了一个新的层面，”国家可再生能源实验室竞赛经理Elise DeGeorge说，国家可再生能源实验室代表能源部促进了《化学武器公约》的开展。“除了传统的CWC经验，2020虚拟形式为参与者提供了一个机会，利用数字工具与数百或数千英里之外的人进行合作和交流。”

经过四天的在线演示，涡轮数字设计竞赛的奖项被加州州立大学海事学院(California State University Maritime Academy)获得，而詹姆斯·麦迪逊大学(James Madison University)则获得了项目开发竞赛的最高荣誉。

“(我们的)多学科团队必须考虑农场发展的多个方面，包括选址、风力资源、基础设施、涡轮机技术和布局、土地购买、环境影响、项目融资和建设，”JMU负责研究和创新的临时副教务长Keith Holland说。

Holland解释说:“原型设计竞赛要求学生创造一个小型(直径45厘米的转子)涡轮机，在特定的风洞测试条件下发电。”“由于疫情的影响，比赛主办方转向了主要的数字设计形式，强调分析而不是性能测试。”

JMU团队主要由工程专业学生组成，在这部分比赛中排名第五。不幸的是，由于校园关闭和突然转向在线学习，该团队无法完成他们的原型涡轮机的建造。

2020年JMU团队由21名学生组成，他们分别来自8个专业:计算机科学、工程学、地理科学、工业设计、综合科学与技术、管理学、物理学和戏剧。

“竞赛组织者和能源部领导层经常强调这一点的重要性和意义，因为它反映了维持和发展可再生能源行业所需的多样化劳动力，”综合科学和技术教授、该团队的三名顾问之一乔纳森·迈尔斯(Jonathan Miles)说。迈尔斯还担任JMU可持续能源发展中心主任。

迈尔斯解释说:“在开发风力涡轮机时，CWC团队成员从轮毂和叶片一直到传动系统。“他们还必须对负载进行分析，以确保各种组件能够承受潜在的故障或失控条件。

“他们对支持涡轮机的塔做了同样类型的分析，除了开发各种类型的电力方案，包括电子、控制和制动机制，”Holland补充道。

霍兰德说:“我总是告诉学生，最有趣的不是单个组件本身，而是它们如何协同工作。”“例如，传动系统的微小差异会如何影响风捕获和叶片的性能。”

许多组件要么是从头开始内部制造，要么是从Digi-Key和McMaster-Carr等供应商那里采购的。学生自己完成所有的加工、制造和装配。他们还使用增材制造来打印刀片和其他包含复杂几何形状的部件。

Holland说:“在2021年的CWC竞赛中，学生们将解决的一项任务是提出一个分布式制造计划，解释他们是如何采购零部件的。”“我们也鼓励团队考虑使用新型材料，并解决各种类型的再利用和循环利用的挑战。”