ћаги€ воздушных потоков

ћаги€ воздушных потоков
«а последние годы относительно молода€ индустри€ ветроэнергетики воздушного базировани€ (Airborne Wind Energy, AWE) набрала значительные обороты. ѕожалуй, впервые за 30 с лишним лет ей удел€етс€ столько внимани€ как со стороны научного сообщества, так и со стороны бизнеса. ¬ 2009 году в —Ўј прошла конференци€ «Ёнерги€ ветра на больших высотах», а в Ќидерландах – симпозиум «ƒинамические характеристики воздушных змеев». ¬ прошлом году была проведена уже треть€ ежегодна€ конференци€  онсорциума предпри€тий, занимающихс€ ветроэнергетикой воздушного базировани€ (Airborne Wind Energy Consortium, AWEC), в который входит семь ведущих в этой области мировых компаний из —Ўј,  анады, Ќидерландов, »талии и √ермании. “огда же в Ѕельгии состо€лс€ семинар по ветроэнергетике воздушного базировани€.

ѕодобный интерес к энергии ветра на больших высотах не случаен. —егодн€ мы сильно зависим от невозобновл€емых источников энергии, которые рано или поздно исс€кнут. „то касаетс€ атомной энергии, то еще не все страны отошли от шока аварии на ‘укусиме и не готовы возвращатьс€ к развитию столь опасного энергоресурса. ¬ св€зи с этим мир пытаетс€, хоть и со скрипом, постепенно перейти на более безопасные возобновл€емые источники энергии (¬»Ё), такие как солнце, вода и ветер и другие. »менно ветер сейчас многим кажетс€ идеальным ¬»Ё в плане перспектив его развити€. ¬етровые турбины, которые традиционно используютс€ дл€ генерации энергии, не требуют топлива и не производ€т никаких токсических или радиоактивных отходов. ќднако они представл€ют собой большие стационарные конструкции, которые, хоть и совершенствуютс€, скоро достигнут предела своих возможностей. —егодн€ самые высокие ветровые турбины достигают 200 метров, скорость ветра на этой высоте еще нестабильна. ≈сли мы хотим стабильно получать электроэнергию в больших объемах, то стремитьс€ надо намного выше, к скоростным воздушным потокам, куда не добратьс€ стационарным наземным установкам.

»менно чтобы преодолеть ограничени€ традиционных ветровых турбин, и родилась иде€ летающего «ветр€ка». Ќаиболее перспективные модели условно можно разделить на три категории: воздушные змеи (кайты), или планеры, аэростаты и непосредственно ветровые турбины воздушного базировани€.

«меи

¬ прошлом году в рамках ’’ ћеждународной конференции по электрическим машинам (ICEM-2012, ‘ранци€) группа французских ученых (ћариам јхмед, јхмад јбли и —еддик Ѕаша) опубликовала доклад «¬етровые энергетические системы на больших высотах: обзор генерирующих систем, основанных на воздушных зме€х», подробно изучивший и систематизировавший все существующие на данный момент проекты получени€ энергии при помощи воздушных змеев и на который в некоторой части опираетс€ данна€ стать€. ≈ще около 2800 лет назад воздушные змеи использовались в  итае дл€ измерени€ рассто€ни€, определени€ направлени€ ветра, как средство дл€ подачи сигналов и даже дл€ подн€ти€ грузов. ¬ конце XIII века воздушные змеи попали в ≈вропу в результате экспедиций ћарко ѕоло. ¬ начале ’’ столети€ с изобретением самолета интерес к его прародителю, воздушному змею, резко спал, пока в 1972 году ѕитер ѕауэлл не изобрел двухстропную пилотажную систему, что привело к по€влению нового вида спорта – кайтинга. »дею же использовать кайт дл€ получени€ электроэнергии впервые предложил американский ученый ћайлз Ћойд в 1980 году. ¬ своей статье он доказывал, что пар€щий по определенной траектории кайт способен выработать в п€ть раз больше энергии, чем стационарна€ ветрова€ турбина. “огда его статью проигнорировали, сегодн€ же все больше компаний и университетских исследовательских групп делают ставку именно на этот метод.   совершенствованию аэродинамики и механизмов автоматического управлени€ системами на основе воздушных змеев подключилось даже NASA. Ѕолее того, немецка€ компани€ Skysails GmbH уже использует воздушных змеев дл€ буксировки судов, что позвол€ет им экономить до 30% топлива.

¬ декабре прошлого года компани€ Ampryx Power объ€вила о прорыве в ветроэнергетике воздушного базировани€. –ечь идет об успешном испытании их аппарата PowerPlane – автономном полете, длившемс€ более 50 минут. ƒанный аппарат представл€ет собой планер (глайдер) с полностью автоматическим управлением, который конвертирует энергию ветра в электричество, создава€ усилие на прив€зном тросе, соедин€ющем его с электрическим генератором на земле. √лайдер с размахом крыльев 5,5 метра во врем€ испытательного полета вырабатывал в среднем 6 к¬т, с максимальными значени€ми в 15 к¬т. »спытани€ проводились при сравнительно низкой скорости ветра, при более сильном ветре прототип в состо€нии генерировать до 50–60 квт. ѕо словам ¬олберта јлаарта, генерального директора компании, после следующей аэродинамической оптимизации их перва€ коммерческа€ система будет производить столько же энергии, что и традиционна€ ветрова€ турбина средних размеров с ротором около 50 метров, и по более низкой цене. «ќбщий вес башни и лопастей традиционной ветровой турбины среднего размера составл€ет около 120 тонн, что в данном случае замен€етс€ менее чем 400 килограммами, которые весит планер с тросом», – объ€сн€ет јлаарт. ј после еще одного этапа усовершенствовани€ модели компани€ обещает достичь уровн€ стоимости, способного соперничать без дополнительных субсидий с другими формами выработки электроэнергии, включа€ угольные и газовые электростанции.

Ўары

»з компаний, сделавших ставку на аэростаты, значительных успехов добилась канадска€ Magenn Power со своим проектом воздушного ротора MARS (Magenn Power Air Rotor System). MARS† – это наполненный гелием аэростат цилиндрической формы, устанавливаемый на высоте от 200 до 350 метров, который сам выступает в виде ротора, враща€сь вокруг своей горизонтальной оси в ответ на потоки ветра, благодар€ своим ребрам-лопаст€м. √енераторы в данном случае креп€тс€ на горизонтальной оси аппарата, а вырабатываема€ ими электрическа€ энерги€ передаетс€ на землю посредством токопровод€щего троса. ѕреимуществом аппаратов такого типа €вл€етс€ легкость конструкции, что позволит им вращатьс€ и вырабатывать энергию даже при низких скорост€х ветра от 1 метра в секунду. ¬купе с недорогими материалами и несложными транспортировкой, монтажом и эксплуатацией это значительно снижает стоимость вырабатываемой электроэнергии. „то немаловажно, подобный аппарат абсолютно безопасен дл€ птиц, которые часто гибнут в винтах ветровых турбин.

» более дорогие «игрушки»

—уществуют конструкции и сложнее, обща€ иде€ которых – разместить «обычную» ветровую турбину в воздухе. ¬етровую турбину воздушного базировани€ (airborne wind turbine, AWT) получают зачастую, использу€ те же аэростаты или глайдеры самых разных форм и размеров дл€ удержани€ ее в воздухе. Ёто и турбина, заключенна€ внутри гигантской трубы-аэростата, компании Altaeros Energies, и летающие электрические генераторы (Flying Electric Generator, FEG) от SkyWindPower, представл€ющие собой своеобразные вертолеты без кабины с четырьм€ винтами, и планеры с винтами (Makani AWT) от MakaniPower. ѕоследн€€, кстати, смогла заручитьс€ финансовой поддержкой компании Google, ћинистерства энергетики —Ўј и других инвесторов в развитии своих проектов. ”читыва€ достаточную сложность и относительную дороговизну подобных моделей, без значительных инвестиций довести такие проекты до логического завершени€ достаточно сложно.

ѕерспективы

“о же самое можно сказать и об индустрии AWE в целом. —оздать прототип – лишь перва€ ступень, самое сложное – перейти от этой стадии к рабочей, коммерчески выгодной модели. ѕо мнению экспертов, чтобы достичь даже 1 √¬т AWE без серьезной государственной поддержки, может понадобитьс€ более 20 лет, что практически вечность, учитыва€ сегодн€шнюю потребность в зеленой энергетике, отмечает американский журналист ƒэйв Ћевитан в журнале Yale Environment 360. ј при относительно умеренных государственных инвестици€х в 100 млн. долл. в год, по мнению экспертов, этого объема можно достичь менее чем за 10 лет. “ем не менее, за исключением некоторых компаний-счастливчиков, большинство проектов в этой области разрабатываютс€ на уровне стартапов и держатс€ на чистом энтузиазме. ƒостижение реактивных скоростных потоков на высоте в несколько километров кажетс€ пока лишь мечтой. ƒаже на высоте в 300 метров массовое размещение таких аппаратов затрудн€ют всевозможные нормативы, так как в воздушном пространстве уже достаточно тесно из-за самолетов и высотных сооружений.

 ак бы то ни было, экологическа€ чистота, высока€ производительность и низка€ стоимость «воздушной» электроэнергии, а также неугасающий интерес энтузиастов и все возрастающий интерес бизнеса пророчат этой области альтернативной энергетики большое будущее.†††

»сточник: "Ќезависима€ газета"
  • ƒата публикации: 19.03.2013
  • 1840
ќќќ Ђƒ≈Ћќ¬џ≈ —»—“≈ћџ —¬я«»ї
ќтраслевой информационно-аналитический портал, посв€щЄнный энергетике Ѕеларуси. јктуальные новости и событи€. ѕодробна€ информаци€ о компани€х, товары и услуги.
220013
–еспублика Ѕеларусь
ћинск
ул. ул. Ѕ. ’мельницкого, 7, офис 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

ЁнергоЅеларусь

191611654
5
5
1
150
150