Снимка: Kitekraft, Youtube
Хората не пускат хвърчила само за забавление. На изпитателен полигон близо до Мюнхен инженерите наскоро пуснаха в действие електрическо хвърчило от тип кутия, снабдено с малки ротори, които улавят вятъра. Конструкцията, привързана към земята с помощта на здрав кабел, летяла многократно в предварително определена осмица - роторите ѝ се въртели от вятъра.
"Скоростта на вятъра е няколко пъти по-висока от тази на конвенционалната вятърна турбина. Ето защо можем да използваме много по-малки ротори.", казва Максимилиан Исензее, главен изпълнителен директор на Kitekraft, като обяснява как самото движение на хвърчилото увеличава производството на енергия.
Осмицата означава, че хвърчилото обръща посоката си на движение, така че въжето не се усуква, както би станало, ако хвърчилото просто лети в кръг. Вятърната енергия става все по-силна, като през 2022 г. 17% от нуждите на Европа от електроенергия ще бъдат задоволени от вятърни генератори. Международната агенция по енергетика твърди, че предлагането на енергия от възобновяеми източници трябва да продължи да се разширява, общо с 13% годишно, от сега до 2030 г., за да може светът да постигне целите за нулево нетно потребление.
Нови технологии, които могат да направят вятърната енергия по-достъпна или да позволят изграждането на огромни турбини с три лопатки, се появяват в редица нови европейски стартиращи предприятия. Техните иновации подсказват бъдещето, в което производството на електроенергия от вятър е много по-различно от досегашното.
Kitekraft, например, са набрали 2,5 млн. евро финансиране до момента, 25% от които са под формата на безвъзмездни средства. Фирмата има осем служители. Техният прототип е версия в четвърт мащаб на първия търговски продукт, който Isensee и колегите им се надяват да пуснат на пазара - хвърчило с мощност от 100 киловата. За него ще е необходимо дълго въже, достигащо до 150 м.
Но Kitekraft иска да стане още по-голям и да създаде огромни хвърчила в мегаватовия диапазон - с въжета, по-дълги от 300 м. Такива машини могат да летят на височина, сравнима с височината на Емпайър Стейт Билдинг в Ню Йорк.
Isensee заявяват, че хвърчилата ще имат работен прозорец, сравним с този на традиционните турбини, и ще могат да летят при скорост на вятъра на открито между приблизително 5 m/s и 25 m/s. Сензорите на борда откриват прекомерни ветрове и могат да задействат автоматично навиване на хвърчилото, така че то да се върне на земята. Екипът тества някои камери и сензори, които биха могли да откриват птици и да избягват потенциални удари с тях.
Използването на хвърчило за улавяне на вятъра е интересна идея - казва Ричард Кокрън от университета в Ексетър, който понякога консултира индустрията за вятърна енергия. "Това би могло да даде възможност за внедряване на вятърна енергийна технология на остров, на който не може да се постави нормална турбина", добавя той. Isensee потвърждава, че системата използва около 90% по-малко материал от конвенционалните вятърни турбини и затова транспортирането на хвърчилата до труднодостъпни или отдалечени места по принцип би било много по-лесно. Тази година Kitekraft има за цел да продължи тестовите си полети и планира първите си търговски инсталации около 2024 или 2025 г.
Не се изисква дизелово гориво
Отделно от това, базирана в Исландия фирма е разработила малка вятърна турбина с вертикална ос, която може да захранва телекомуникационни кули и друга сравнително отдалечена инфраструктура. Устройството на Icewind представлява нещо като отворен, извит цилиндър, който се върти в метална рамка. "То е с размерите на хладилник", казва Стивън Дрейк, главен изпълнителен директор.
Фирмата, която има трима служители на пълен работен ден и до момента е набрала 4 млн. долара, използва генератори с висок въртящ поток в тези турбини, което означава, че те се въртят доста бавно. Едно устройство може да генерира около 600 вата при вятър от 10 метра в секунда, което не е голямо количество енергия, но няколко разположени и свързани помежду си могат да захранват телефонна мачта, казва Дрейк.
Около един милион телекомуникационни кули по света са разположени в райони с лоши или липсващи връзки към електрическата мрежа. Затова в момента те разчитат на дизелови генератори за захранване. Сега телекомуникационната индустрия търси по-чисти алтернативи, които могат да включват турбини като тази на Icewind. "Знаехме, че това е моментално решение", казва Дрейк. Понастоящем всяка турбина струва около 8000 USD и фирмата планира да достави първите си търговски устройства на клиенти тази година.
Обратно към корените
Новите технологии могат дори да променят начина на конструиране на конвенционалните, свръхголеми турбини с три лопатки. Тези машини, особено тези, които са разположени в открито море, достигат огромни размери, като най-високата от тях е висока почти 300 м в гондолата - точката, където се срещат трите лопатки. Впечатляващата височина е предимство, тъй като ветровете обикновено са по-силни на по-голяма височина, което увеличава производството на електроенергия. Пропорциите на тези гиганти обаче създават проблем, тъй като турбинните кули са все по-трудни за изграждане и транспортиране. Освен това те са много тежки. Традиционните материали за кулите изискват специално укрепване за най-големите турбини.
"Теглото на самата конструкция се превръща в проблем", казва Ото Лундман, съосновател и главен изпълнителен директор на Modvion. Фирмата му е разработила начин за изработване на турбинни кули от съвсем различен материал - дърво. По-конкретно, дървен материал от ламиниран фурнир.
"Това е нещо като широкоформатен шперплат", казва Лундман. Тези слепени помежду си слоеве дървесина са здрави, въпреки че са и сравнително леки, което позволява изграждането на кули, които са с около 30% по-леки от традиционните версии. Подходът на Modvion е да изгражда модулни кули под формата на кръгли секции, които могат да се транспортират лесно и след това да се подреждат една върху друга на място.
Компанията има 34 служители и до момента е получила финансиране в размер на 210 млн. шведски крони (18,8 млн. евро).
На пазара на вятърна енергия има огромно търсене на материали, които биха могли да позволят изграждането на още по-големи турбини, отбелязва Кохрейн: "Като цяло това е пътят, по който се развива индустрията." Той смята, че модулните подходи на основата на дървесина са готови да подпомогнат амбициите на индустрията. Макар че дървото по принцип поглъща въглерод, устойчивостта на този древен строителен материал и биоразнообразието на горските територии зависят от отговорните лесовъдски практики, които според Лундман Modvion следва. Най-големите доставчици на компанията са базирани във Финландия, но производствената ѝ база е в родната ѝ Швеция.
Тази година фирмата има за цел да издигне една турбина с мощност два мегавата и височина на гондолата 105 метра. Производството на по-големи турбини с дървени кули се планира да започне в края на следващата година или в началото на 2025 г.