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土木与环境工程助理教授 Michael Howland 旨在从可再生能源系统中获取更多电力，并为年轻科学家和工程师提供应对气候变化缓解所需的培训和工具。
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Trojan Battery Company 由 George Godber 和 Carl Speer 于 1925 年创立，现已成为世界领先的深循环太阳能和动力电池制造商，提供广泛的储能解决方案，包括深循环富液式、AES、AGM、凝胶和锂电池离子电池。在近 100 年的电池制造经验中，我们塑造了深循环电池技术的世界。
深循环先行者
随着 1952 年用于 Autoette 车辆的高尔夫球车电池的发明，我们率先为高尔夫行业开发了深循环电池技术。这开启了领导力和创新的传统，今天在全球深循环电池市场继续存在，涵盖高尔夫和多功能车、可再生能源、交通、地板清洁机、高空作业平台、船舶和休闲车辆。这些行业的领先制造商依靠我们为其产品提供动力。
全球足迹
我们的总部位于宾夕法尼亚州霍舍姆，我们的业务包括：
位于加利福尼亚州和佐治亚州的四家通过 ISO 9001:2015 认证的制造工厂
两个专门致力于深循环电池技术的先进研发中心
遍布美洲、欧洲、非洲、中东和亚洲的国际办事处
Trojan主分销商的全球网络。
深厚的专业知识
我们很荣幸成为国际电池委员会 (BCI) 和高级铅酸电池联盟的成员，采用符合 BCI 和国际电工委员会 (IEC) 测试标准的严格行业电池测试程序。
2018年，Trojan Battery Company被C&D Technologies收购。两个标志性品牌合并，都是领先的特种电池制造商，将传奇的技术可靠性与市场领导地位的历史结合在一起。我们激动人心的合作伙伴关系以及全球分销，打造了世界上最大的储能供应商之一。
Michael Howland 在麻省理工学院的办公室里观察印度西北部 7,000 英里外的一个风电场的实时数据，这时他注意到了一些奇怪的事情：一些涡轮机没有产生预期的电量。
Howland 是 Esther 和 Harold E. Edgerton 土木与环境工程助理教授，研究地球大气层的物理学以及该信息如何优化可再生能源系统。为实现这一目标，他和他的团队开发并使用了预测模型、超级计算机模拟以及来自风电场（例如印度的风电场）的真实数据。
全球风能理事会去年报告称，全球风能市场是全球最具成本竞争力和弹性的能源之一。由于中国和美国的装机激增，2020 年风力发电容量增长创历史新高。然而，报告称，风力发电需要在未来十年内以三倍的速度增长，以应对气候变化的最严重影响并实现联邦和州的气候目标。
“最佳的风电场设计和由此产生的能源成本取决于风，”Howland 说。“但风电场的选址和设计通常基于短期历史气候记录。”
2021 年 10 月，Howland 获得了麻省理工学院能源计划 (MITEI) 的种子基金资助，用于研究气候变化可能如何影响未来的风。“我们的初步结果表明，在风电场的设计和运营中考虑风的不确定性可以带来更可靠的能源生产，”他说。
最近，Howland 和他的团队提出了一个模型，可以根据整个风电场的物理特性预测每个涡轮机产生的功率。该模型可以为可能提高农场整体产出的决策提供信息。
星球的状态
作为神经科学家的儿子，豪兰德在费城郊区长大，他的童年并不是特别喜欢户外活动。后来，他成为了一个热爱大自然的徒步旅行者，但九年级的一次课堂作业让他开始思考地球的状况，这也许是第一次。
一位历史老师要求全班写一篇关于气候变化的报告。“我记得我和我的高中同学争论人类是否是气候变化的主要原因，但老师不想卷入这场争论，”豪兰回忆道。“他说气候变化正在发生，无论你是否接受它是人为的，他希望我们考虑全球变暖的影响和解决方案。我是他有力的捍卫者之一。”
作为大学一年级后研究实习的一部分，Howland 参观了爱荷华州的一个风力发电场，该州一半以上的电力都来自风力发电场。“从高速公路上看，涡轮机看起来很高，但当你在它们下面时，你真的会被它们的规模所震撼，”他说。“这就是你了解它们真正有多大的地方。” （Howland 不是高度爱好者，因此选择不爬上涡轮机的内部梯子从顶部拍照。）
在获得约翰霍普金斯大学本科学位和斯坦福大学机械工程硕士和博士学位后，他加入了麻省理工学院土木与环境工程系，专注于流体力学、天气、气候和能源建模的交叉领域。他的目标是加强可再生能源系统。
在麻省理工学院的一个额外好处是有机会激励下一代，就像他九年级的历史老师为他做的那样。Howland 的大气边界层研究生水平介绍主要面向工程师和物理学家，但在他看来，气候变化是一个多学科和复杂的挑战，“人类社会中存在的每一种技能都可能与缓解它相关。 ”
“我们的实验室主要研究物理和工程问题，但也有与社会科学、公众接受度、政策制定和实施相关的问题，”他说。“可再生能源领域的职业发展迅速。职位空缺比我们现在可以招聘的要多得多。在许多领域，我们还没有足够的人手来应对需要解决的可再生能源和减缓气候变化方面的挑战。
他说：“我鼓励我的学生——实际上，我与之互动的每一个人——找到一种方法来影响气候变化问题。”
异常情况
2021 年秋季，Howland 试图解释来自印度的奇怪数据。
基于传感器反馈，风力涡轮机的软件驱动控制系统不断调整叶片的速度和角度，以及所谓的偏航——巨型叶片相对于风向的方向。
现有公用事业规模的涡轮机是“贪婪地”控制的，这意味着农场中的每个涡轮机都会自动变成风，以最大限度地提高自身的发电量。
印度风电场前排的涡轮机虽然对风向做出了适当的反应，但它们的功率输出却无处不在。“这不是我们基于现有模型所期望的，”Howland 说。
这些巨大的涡轮塔高 100 米，大约有一个足球场那么长，叶片有奥林匹克游泳池那么长。在他们的最高点，刀尖刺向天空近 200 米。
然后是叶片本身的速度：叶尖的移动速度比风快很多倍，大约每秒 80 到 100 米——高达音速的四分之一或三分之一。
Howland 的团队使用最先进的传感器测量进风与巨大转子相互作用之前的速度，从而观察到出乎意料的复杂气流效应。他在课堂上讲述了这一现象。他说，来自印度的数据显示“非常显着的风力条件源于地球自转的影响和你并不总是看到的浮力物理学。”
传统上，风力涡轮机在大气边界层的最低 10%（即所谓的表层）中运行，这主要受地面条件的影响。Howland 意识到，印度的涡轮机在涡轮机历史上从未进入过的大气区域运行。
趋势更高
豪兰知道气流相互作用可以持续数公里。大风与前排涡轮机的相互作用在空中产生尾流，类似于船只在水中产生尾流的方式。
为了解决这个问题，Howland 的模型权衡了逆风涡轮机的效率，以提高顺风涡轮机的效率。通过在某些条件下错位一些上风向的涡轮机，下风向的机组经历的尾流湍流较少，从而将风电场的总能量输出增加了 1% 到 3%，而无需额外成本。如果将 1.2% 的能源增长应用到世界现有的风电场，这将相当于增加 3,600 多台新风力涡轮机——足以为大约 300 万户家庭供电。
即使是适度的提升也可能意味着更少的涡轮机产生相同的输出，或者能够将更多的单元放置在更小的空间中，因为可以减少涡轮机之间的负面相互作用。
Howland 说，该模型可以预测不同类型风电场在各种情况下的潜在收益。“重要且令人兴奋的部分是它不仅仅是这个风电场所特有的。我们可以在整个风电场机队中应用集体控制方法，”他说，风电场机队越来越高越来越宽。
到 2035 年，美国海上涡轮机的平均轮毂高度预计将从 100 米增加到 150 米左右——华盛顿纪念碑的高度。
“随着我们继续建造更大的风力涡轮机和更大的风电场，我们需要重新审视现有的设计和控制实践，”Howland 说。“我们可以使用我们的预测模型来确保我们建造和运营最高效的可再生能源发电机。”
展望未来
Howland 和其他气候观察家有理由对 2022 年 8 月通过的《降低通货膨胀法案》感到乐观，该法案要求对国内能源生产进行大量投资，并到 2030 年将碳排放量减少约 40%。
但豪兰德说，该法案本身是不够的。“我们需要继续推动研发和部署的发展，”他说。他和他的团队创建的模型可以提供帮助，特别是对于经历低风湍流和较大尾流相互作用的海上风电场。
海上风电可能面临公众接受度的挑战。Howland 认为，研究人员、政策制定者和能源行业需要做更多工作，通过公开的公众对话、外展和教育来解决问题，让公众参与进来。
Howland 曾受苏斯博士的“The Lorax”启发，撰写并绘制了一本儿童读物，该书侧重于可再生能源。Howland 回忆起他“非常糟糕的插图”，但他相信自己找到了一些东西。“在我很小的时候，帮助人们以更自然的方式与替代能源互动，我从中获得了一些乐趣，”他说，“并认识到这些并不是邪恶的技术，而是人类聪明才智的非凡成就。”