半个世纪前，马萨诸塞大学阿默斯特分校的一支充满干劲的团队，在校园最高点——果园山上竖起了一台风力涡轮机。这台机器造价低廉，由福特卡车后桥、一台捐赠的发电机与微控制器、一根蒸汽管道，以及各种手工制作的钢铁和玻璃纤维零件拼装而成，其中包括长达4.5米的叶片。
这支由马萨诸塞大学工程系研究生、教职导师和一名天赋异禀的本科生组成的团队，建造这台设备的目的，是为了证明风能可以在新英格兰严寒的冬季为农村住宅提供供暖，从而减少美国对石油的依赖——这在1973至1974年能源危机之后，已成为一项国家级紧迫任务。为了直观呈现这一目标，他们还在果园山上搭建了一座模块化住宅，并安装了由涡轮机供电的加热装置。
效果出乎意料地好。"我们在隆冬时节不得不开门散热，实在太热了。"负责设计涡轮机电气系统、同时担任项目首任驻场工程师的迈克尔·埃兹回忆道。团队为这台涡轮机起了一个贴切的名字——"风炉"。
这台涡轮机的最大功率为25千瓦——与如今最高可输出26兆瓦的现代机组相比简直微不足道，但在1976年11月，它的表现已远超大多数能源专家对风能技术的预期。彼时，风能在人们脑海中依然停留在荷兰古朴风车和吱呀作响的草原水泵的印象上。而一批富有创造力的工程师，即将证明风能的潜力远不止于此。这一切，都源于主导"风炉"项目的马萨诸塞大学教授——威廉·赫罗内穆斯。他才华横溢、雷厉风行，却也充满争议。
退役美国海军上校赫罗内穆斯于1967年加入马萨诸塞大学教职队伍。他曾在二战中因英勇作战荣获铜星勋章，主持设计并建造核潜艇，还曾与英国皇家海军就"北极星"导弹项目展开合作。马萨诸塞大学最初招募他是为了从事海洋工程研究，但能源危机与他对核能日益增长的疑虑，使他将目光转向了可再生能源。
到1972年，赫罗内穆斯已开始提出大规模部署风力涡轮机的详细方案。当年，在华盛顿特区举办的海洋技术学会年会上，他发布了在大平原建造数千台涡轮机的宏大构想，以及在新英格兰大陆架上建设由大型浮式涡轮机组成的庞大电网的计划。他认为，到2000年，风能可满足美国近五分之一的电力需求。尽管支撑如此宏大建设规模所需的技术尚未商业化，赫罗内穆斯仍凭借这些宏图大志，成为一个充满理想主义色彩的人物。
他还强烈反对核电商业化，由此在视核技术为未来方向的电力公司和美国政府机构中树敌众多。他声称风能代表的清洁能源未来已触手可及，核电的推进及其辐射风险实属多余，这些言论令对方难以接受。正如作家兼能源分析师彼得·阿斯穆斯在其2000年出版的《收获风》一书中所写："威廉·赫罗内穆斯是个危险的人，他提出了一个大胆挑战现状的方向。"
1976年发生在果园山上的那一切，标志着赫罗内穆斯从"挑衅者"蜕变为"变革者"。这台实验性涡轮机的成功，引发了一系列技术与产业层面的连锁反应，永远改变了能源格局。短短几年之内，他所培养的学生和他所激励的创业者，相继建成了世界上第一批现代风电场，并引领了"加利福尼亚风电大潮"——正是这一市场，将风能工艺发展成为一个至今仍在高速增长的产业。
根据伦敦智库Ember Energy的数据，全球风能年发电量在2015年至2025年间增长了两倍以上。Ember预测，风能年内将超过全球核能发电量。而这一切的起点，正是赫罗内穆斯本人。美国国家可再生能源实验室长期担任风能研究部门主任的罗伯特·斯雷舍尔说道："在我看来，他是那些真正将这个行业塑造成今日模样的人们的精神之父。"
通过遗留档案深入了解这位上校
我是在赫罗内穆斯身后才真正认识他的——通过采访他的同代人，以及翻阅送达马萨诸塞大学阿默斯特分校档案研究中心25楼阅览室的一箱箱文件。自2023年起，我先后三次前往那里，在他用于向世界阐述宏大构想的文字手稿中，寻觅他的人生经历、思想脉络和研究路径的线索。他的文件包括向政府、公用事业公司以及简·方达、高盛等富有影响力的慈善家和投资者提交的提案；档案记录了他前往巴基斯坦、古巴、科特迪瓦等地开展可再生能源咨询的国际足迹；还有他与波音、格鲁曼宇航等企业巨头会晤的记录，以及他拜访参议员、总统候选人泰德·肯尼迪的来往文件。前学生们寄来的明信片字里行间满溢着感激之情。
我了解到，赫罗内穆斯在抵达马萨诸塞大学数年后，便将目光从海洋工程转向了能源领域——起因是他亲眼目睹了沿康涅狄格河（流经阿默斯特后汇入长岛湾）不断兴建的核电站。美国政府将核能定位为应对1970年代石油危机的解决方案，东北部地区的公用事业公司也大举入局。然而赫罗内穆斯和其他马萨诸塞大学工程师担忧，这些河边反应堆产生的废热将危及河流生态系统及其生物资源。
冷却塔的出现虽然解决了热污染问题，却带来了新的隐患：耗水量过大。（核电站平均每座反应堆每天耗水约6000万加仑。）赫罗内穆斯还从其在海军舰艇上从事核推进工作的经历出发，察觉到核能的其他弊端。身为设计工程师兼造船厂建造与维修负责人，他深知军方对反应堆的零事故标准，也清楚遵守这一标准的高昂代价。他认为，将海军的压水堆扩大规模以服务城市和工厂，既难以做到安全，也难以实现经济性。
他准确预见到——核工业在应对安全和环境问题的过程中，成本将急剧攀升。"每一座新电站的造价都高于前一座。涉足核反应堆的造船厂多年前便得出了这一结论。"他在1973年的一份研究提案中如此写道。他还坚持认为，鉴于地球上丰富的太阳能和风能资源，核反应堆及其放射性废料所带来的风险完全没有必要承担。他不放过任何机会、不遗余力地传播这些观点：在国会委员会作证、出席美国原子能委员会听证会、参加学术会议、接受媒体采访，甚至在扶轮社午餐会上发言。
例如，在1973年为纽约长岛拟建的820兆瓦肖勒姆核电站举行的一次许可证听证会上，赫罗内穆斯称"廉价核能"不过是一个"神话"。他取而代之地详细阐述了一套可停泊于长岛近海的浮式风电系统，其规模足以提供超过肖勒姆电站四倍以上的电力。640个浮式平台中，每个平台搭载六台转子，最高输出功率可达12兆瓦，部分电力还将用于驱动电解槽制氢。在无风时段，氢气将输送至电厂或燃料电池以发电。这一看似超前的构想，源于他在海军的亲身经历——潜艇上使用电解水装置产生氧气，使潜艇得以长达数月保持水下状态；同时也借鉴了NASA利用氢燃料电池为阿波罗任务供电的先例。
五十余年后，他当年对海上风电的构想已发展成为一个庞大的商业领域。浮式平台如今已被广泛认为是海上风电的未来方向，因为行业发展的需要正推动风电向更深的水域延伸。首批浮式电解平台于2023年开始测试，多转子涡轮机原型也在中国、挪威和苏格兰相继进入研发阶段。
从挑衅者到工业开创者
马萨诸塞大学档案馆中的照片，几乎都呈现着同一个赫罗内穆斯的形象：西装革履，通常笔直站立。这种威严的气场，加之二战老兵的资历、冷战工程师的背景，以及他知识扎实、攻势凌厉的论战风格，使他成为核能体制内对手难以轻易撼动的目标。他显然不是那种典型的反核活动人士。
然而，在公开场合的直言犀利，恐怕为他树敌的数量不亚于赢得的盟友。以他在IEEE电力与能源学会1974年冬季会议上的发言为例——他在会上建议撤销当时以核能为重心的行业研究机构电力研究院（EPRI）。这一立场无疑令那些正参与EPRI项目、或有意参与其中的工程师们深感不安。
赫罗内穆斯的游说究竟在多大程度上减缓了核能发展，难以确证。毕竟，在1979年三里岛核事故导致反应堆局部熔毁、彻底刹住行业扩张步伐之前，该行业已深陷成本超支的困境。
可以确定的是，赫罗内穆斯有力推动了对风能的投资。当他在70年代初开始大力鼓吹风能时，就连可再生能源运动内部的同路人也在对风能泼冷水。未来的白宫科学顾问约翰·霍尔德伦在1971年出版的一本塞拉俱乐部书籍中写道："世界上很少有地方的风力足够强劲且稳定，足以使大规模发电成为一件有意义的事。"
赫罗内穆斯以行动回击质疑者：他迅速整合专家共识，强调风能的巨大潜力，并作为唯一一位风能专家，在1972年一个联邦可再生能源专家小组中发挥了关键作用。该国家科学基金会与NASA联合成立的小组最终得出结论：风能实际上到2000年可满足美国预期电力需求的19%。
国会有所回应，尽管力度有限。1973年波斯湾多国对美实施石油禁运后，国会拨款人员为1974年的风能研究与开发项目划拨了180万美元——相比此前的零投入已是一大突破——到1976年更增至2200万美元。（作为对比，1976年核能获得的国会拨款高达7.14亿美元。）
风能资金的大部分流向了大型航空航天公司和NASA，资助着一场最终以失败告终的"弯道超车"——试图直接跳跃到兆瓦级风力涡轮机。马萨诸塞大学则在争取赫罗内穆斯海上风电项目的资金时屡屡碰壁。与赫罗内穆斯共事过的教授和学生告诉我，他们感到自己因他的活动主义和对抗姿态而遭到打压报复。
"风炉"的诞生与团队的塑造
马萨诸塞大学终于迎来了转机——赫罗内穆斯主动降低预期，提出了针对果园山的25千瓦装机方案。1975年初，一笔13万美元的联邦拨款到位，次年又追加15万美元。团队成员桑迪·巴特菲尔德（后来成为美国国家可再生能源实验室风力涡轮机测试首席工程师）称这是一笔"微不足道"的资金。"他们给的钱，够我们失败的。"巴特菲尔德说。
但这个项目成功了，"风炉1号"（WF-1，发音为"woof one"）就此诞生。背后的年轻工程师们将成功归因于赫罗内穆斯赋予他们的自信、使命感和纪律框架。这群自称"嬉皮士"的学生，出于既亲切又敬重的心情，称赫罗内穆斯为"上校"。
正如团队成员埃兹所说："他的言谈举止和行事作风所传递的，是一种纪律性，而这在我们身上也留下了印记。我们不一定像上校那样着装，但我们清楚自己必须保持纪律，做好准备，把事情做好。"
由于此前几位博士生开展的一些私人资助的前期工作，WF-1团队得以迅速起步，其中包括小福雷斯特·"伍迪"·斯托达德。斯托达德原本在为美国空军设计直升机旋翼，1972年受赫罗内穆斯之邀转而研究风能。他开始将直升机旋翼理论应用于密切相关的风力旋翼，而他建立的气动力学模型，对整台机器的工程设计至关重要。
作为WF-1的实际主任设计师，斯托达德可能也是团队早期决定模仿直升机"变桨"能力这一方案的支持者。直升机在向前飞行时，会持续调整每片桨叶产生的升力，使翼型绕长轴转动，以便在桨叶扫过机头前方时减小升力，从而使机头下倾，推动飞行器前进。在WF-1中，变桨被用于调节扭矩：在低风速时帮助转子启动旋转，在风速过高、设备面临危险时则适时收桨保护机器。
利用卡车后桥在机械上连接WF-1的转子与发电机，是从蒙特利尔麦吉尔大学工程师那里借鉴的几个设计元素之一。WF-1玻璃纤维叶片的生产工作于1974年在马萨诸塞大学展开，由博士生泰德·范·杜森主导。他是一位竞技划艇爱好者，还有一份制作超轻复合材料小艇的副业——这份副业虽曾耽误了他在MIT的博士研究进度，却成为推进WF-1项目的一大助力。
1975年的联邦拨款到位后，赫罗内穆斯得以真正将项目推向全速运转，并招募了一批学生来完成WF-1各子系统的工程设计。他们充分利用马萨诸塞大学工程机械加工车间，并得到了机械工程教授杜安·克罗马克和乔恩·麦高恩等教职人员的指导。但真正完成这些零部件的，是十几名学生。
他们大多是硕士生，比如负责设计叶片变桨机构的巴特菲尔德。团队中唯一的电气工程师埃兹，原本来马萨诸塞大学学习海洋工程，却阴差阳错地承担起了WF-1发电机的设计工作。另一位海洋工程专业的学生路易斯·曼弗雷迪，与硕士生吉姆·塞克斯顿合作，负责安装发电机和传动系统的机舱设计。弗雷德·安通负责对卡车后桥进行改造，布莱恩·库恩则承担了图纸绘制工作。
18岁的大一新生丹·汉德曼后来加入团队，很快就成为不可或缺的核心成员。他去拜访赫罗内穆斯自我介绍时，对方直接递给他三个月的测风仪读数纸带，让他计算出15分钟平均值。汉德曼意识到肯定有更高效的分析方法，便四处打听，找到了一台来自早期学生项目的风速平均计算装置。约莫一个月后，他将这台设备安装在赫罗内穆斯办公室附近的机柜里，并将其与果园山上的测风仪相连。
汉德曼在WF-1项目中的主要职责，是为涡轮机搭建计算机控制系统。该系统负责追踪风速，并向巴特菲尔德设计的变桨机构发送指令；同时按照埃兹的计算结果，追踪发电机转速并调节励磁电流。通过调整电流，确保安装在山下住宅中的电加热器即便在风速较弱时，也不会因负荷需求过大而导致转子停转。
技术突破与产业起飞
完成后的WF-1确实产生了相当大的热量，部分热量被储存在模块化住宅地下室的热水箱中，以便在无风时段通过踢脚线散热装置循环供暖。事实证明，WF-1在捕获风能方面效率出奇地高，原因在于其转子能够随风速变化而调整转速，使叶片始终保持在接近气动最优的状态。
这种可变转子转速意味着WF-1发出的电力频率也随之变化。而并网的涡轮机则必须追求相反的目标——保持稳定的输出，使其与电网频率同步（主要是50或60赫兹）。不过，这一特性对山下那套技术简单的供暖方案来说完全适用，丝毫不构成问题。（现代涡轮机借助电子变换器，可兼顾两者：接收变频电能，并输出与电网同步的新波形。）
1977年，带着WF-1的成功经验，赫罗内穆斯预测，300万套类似果园山的住宅，很快就能将美国取暖用油需求削减9000万桶。这一预测从未成真，但一个新兴产业已然诞生——起点是马萨诸塞州伯灵顿的一家名为"美国风能"（US Windpower）的创业公司。据斯雷舍尔评价，这是美国第一家"有实力"的涡轮机制造商。
波士顿地区的创业者拉塞尔·沃尔夫与斯坦利·沙伦在1974年拜访赫罗内穆斯后，对他所描述的前景深感认同，随即联合斯托达德和范·杜森，共同创立了美国风能公司。他们在WF-1设计基础上进行改良，使其适用于并网运行，历经反复建造与测试原型机之后，于1980年在新罕布什尔州的一座山上建成了全球首个并网风电场，共安装20台涡轮机。加利福尼亚州供水机构随后下单，订购100兆瓦的风电装机容量，1981年美国风能公司开始在旧金山以东的阿尔塔蒙特山口大规模安装数百台涡轮机。
随着更多企业在州政府激励政策的吸引下涌入加利福尼亚，WF-1的缔造者们和下一批马萨诸塞大学毕业生在这个新生市场中担当起举足轻重的角色。其中七人加入了由巴特菲尔德联合创办的Energy Sciences公司，更多人则加入了美国风能公司。斯托达德离开该公司后创立了一家咨询公司，最终成为丹麦多位现代风能先驱的顾问——这些公司凭借加利福尼亚市场迅速壮大，生产出相对简单、坚固可靠的机组，后来不断扩大规模，在全球范围内主导市场长达数十年，直到中国也强势进入风电领域。
加利福尼亚风电热潮在1986年达到顶峰，此后能源价格下跌，激励政策退出，大多数制造商因设备故障和资金困难相继破产，1990年代成为风电先驱们最艰难的时期。包括巴特菲尔德在内的许多马萨诸塞大学风能工程师加入了斯雷舍尔在美国国家可再生能源实验室的团队，从加利福尼亚的经验中汲取一切可以借鉴的教训。
"马萨诸塞大学黑手党"的传承
在那里，赫罗内穆斯的门生们被人们冠以"马萨诸塞大学黑手党"的称号。斯雷舍尔说，这个称谓恰恰见证了这支团队的影响力："还有其他人，但那支'马萨诸塞大学黑手党'真的是这一领域的领袖。我认为，这正是比尔·赫罗内穆斯留给我们的遗产。那些人产生了如此深远的影响，而他们所接受的教育，正是一切的关键所在。"赫罗内穆斯在马萨诸塞大学所开创的事业，发展为如今的马萨诸塞大学风能研究中心，迄今已培养了逾300名研究生。
WF-1如今收藏于华盛顿特区的史密森尼学会。作为史密森尼收藏的唯一一台现代风力涡轮机，它因代表着风能的复兴而赢得了这份殊荣。史密森尼学会电气藏品策展人哈罗德·华莱士表示："整整一代美国风能工程师，至少有部分研究生训练是依托'风炉'完成的。"
赫罗内穆斯未能亲眼见证他所预见的大型海上风机变为现实。2002年11月，他在与癌症长期抗争后离世，享年82岁，而彼时他的学生和家人，正竞相为他的多转子与浮式涡轮机设计方案申请专利。
若他活到今日，这位上校几乎肯定会对当前美国的能源政策发出强烈批评。美国政府对风能的支持，从未达到他所期望的力度。去年，风能供应了美国总发电量的10%——仅为欧洲份额的一半——海上风电的贡献更是微乎其微。自里根政府以来，联邦对风能的支持始终处于断断续续的循环中，而在唐纳德·特朗普总统任内，这一支持再度降至低谷。特朗普曾公开对石油业高管表示："自我就任以来，我们没有批准一台风车，我们将保持这一立场。"
特朗普政府发布的停工令，已对从马萨诸塞州到弗吉尼亚州的多个海上风电项目造成冲击，导致GE Vernova旗下风电业务在2025年亏损近6亿美元。GE Vernova是美国境内仅存的主要风力涡轮机制造商，而它的源头，也可通过美国风能公司的一项专利追溯至赫罗内穆斯。
与此形成鲜明对比的是，欧洲和亚洲国家正在大力推进海上风电，并积极开发浮式风电场，将风电向更深的水域推进。中国或许将成为最终实现赫罗内穆斯所钟爱的那种风电设计的国家——搭载大型多转子机组的浮式平台。2024年，总部位于中山的涡轮机制造商明阳智能在海上部署了一台双转子原型机，并宣布下一代产品将产生高达50兆瓦的惊人功率——一台双头巨型机组，将成为全球最强大的风力发电机。
对美国风电行业，以及威廉·赫罗内穆斯上校的"马萨诸塞大学黑手党"而言，这将是一个苦乐交织的时刻，因为如此宏大的机器，正是他们毕生的梦想所在。乔安妮·卡罗尔，这位退休的"马萨诸塞大学黑手党"成员，说她清晰地记得大一那年，赫罗内穆斯的梦想也成为她自己梦想的那个瞬间。在一堂"工程学导论"课上，赫罗内穆斯讲完煤电的隐性成本后，走向窗边说道："但窗外有风，你们可以收获那份能量。"卡罗尔回忆道："我记得当时心里想：那就是我这辈子想做的事。"
Q&A
Q1：威廉·赫罗内穆斯是谁？他为什么被称为"美国风能之父"？
A：威廉·赫罗内穆斯是一位退役美国海军上校，1967年加入马萨诸塞大学阿默斯特分校任教。他在1970年代率先大力倡导风能开发，主导建造了"风炉"实验性涡轮机，培养了一批后来主导美国风电产业发展的工程师。美国国家可再生能源实验室前主任斯雷舍尔称他为"那些真正塑造了风电产业的人们的精神之父"。
Q2：WF-1"风炉"涡轮机是怎么建成的？用了哪些特别的材料？
A：WF-1由马萨诸塞大学师生团队于1975至1976年设计建造，采用福特卡车后桥连接转子与发电机，使用手工制作的玻璃纤维叶片（长4.5米），并配备捐赠的发电机和微控制器，总建造费用约28万美元。该机组最大功率25千瓦，配备可调变桨机构，能在不同风速下保持高效运行，最终成功为山上的一座模块化住宅供暖。
Q3：美国风电行业目前发展情况如何？
A：美国风能目前约占全国总发电量的10%，仅为欧洲平均水平的一半，海上风电比例更低。特朗普政府上台后，对风电项目采取限制措施，停工令波及多个海上项目，导致GE Vernova（美国唯一主要风机制造商）2025年亏损近6亿美元。与此同时，欧洲和中国正大力推进海上及浮式风电，中国明阳智能更计划推出50兆瓦的双转子海上风机。
