Идея принадлежащей Alphabet компании Makani (приобретена Google в 2014 году) состоится в отправке технологичных воздушных змеев (привязных беспилотников) на сотни метров в небо, чтобы генерировать электричество с помощью постоянных ветров. Благодаря таким технологиям возможно даже круглосуточное производство ветровой энергии. Однако технология, необходимая для полноценной реализации этого плана, все ещё находится в стадии разработки.
Десятки компаний и исследователей, посвятивших себя созданию технологий добычи энергии высоко в небе, собрались на конференции в шотландском Глазго на прошлой неделе. Они представили результаты исследований, экспериментов, полевых испытаний и моделирования, описывающих перспективность и экономическую эффективность различных технологий, совместно описываемых как добыча ветровой энергии в воздухе (airborne wind energy, AWE).
В августе компания Makani Technologies из Аламеды (Калифорния) провела демонстрационные полёты своих воздушных ветровых турбин, которые компания называет энергетическими воздушными змеями, в Северном море, примерно в 10 километрах от побережья Норвегии. По словам исполнительного директора Makani Форта Фелкера (Fort Felker), испытания в Северном море состояли из запуска и посадки планера с последующим лётным испытанием, в ходе которого воздушный змей оставался в воздухе в течение часа при сильных поперечных ветрах. Это были первые океанические испытания таких ветрогенераторов компании. Однако Makani осуществляет полёты у берега различных версий своих энергетических воздушных змеев в Калифорнии и на Гавайях.
«В 2016 году мы начали запускать при поперечных ветрах — в этом режиме осуществляется выработка энергии в нашей системе — наши воздушные змеи мощностью 600 кВт. Ту же модель мы использовали для испытаний в Норвегии, — отметил господни Фелкер. Для сравнения, второй по мощности ветроэнергетический воздушный змей, который разрабатывается сегодня, способен вырабатывать 250 киловатт. — Наш испытательный полигон на Гавайях сосредоточен на создании системы энергетических воздушных змеев для непрерывной работы в автономном режиме».
Норвежские испытания демонстрируют преимущества AWE. 26-метровый прототип M600 компании Makani, созданный при частичной поддержке Royal Dutch Shell Plc, требует для работы только закреплённого буя. Традиционная ветряная турбина испытывает гораздо более серьёзные ветровые нагрузки на свои массивные лопасти и должна быть прочно размещена на конструкциях, которые закрепляются на морском дне. Таким образом, воды Северного моря, где глубины достигают 220 метров, просто не подходят для традиционных ветроэнергетических турбин, которые обычно могут работать только на глубинах менее 50 метров.
Как объяснил технический руководитель программы Даг Маклеод (Doug McLeod) на конференции AWEC2019, сотни миллионов людей, живущих рядом с океаном, не имеют поблизости мелководья и, следовательно, не имеют возможности использовать морскую ветровую энергию. «В настоящее время нет доступных технологий, которые могли бы экономично использовать энергию ветра в таких местах, — отметил господин Маклеод. — С помощью технологий Makani, мы полагаем, станет возможным использование этого незадействованного ресурса».
По его словам, буй для планера M600 был изготовлен из существующих материалов для нефтегазовых платформ. M600 — это беспилотный моноплан с восемью винтами, которые поднимают беспилотник в небо из вертикального положения на буе. Как только воздушный змей достигнет высоты — трос в настоящее время простирается на 500 метров — двигатели отключатся и винты становятся миниатюрными ветряными турбинами.
Соорганизатор AWEC2019 и доцент аэрокосмического машиностроения Делфтского технологического университета в Нидерландах Роланд Шмел (Roland Schmehl), сказал, что восемь роторов мощностью по 80 кВт каждый позволили компании создать впечатляющую систему, которую будет сложно превзойти другим компаниям. «Идея состоит в том, чтобы продемонстрировать практическую возможность летать в море с таким воздушным змеем на 600 киловатт, — отметил он. — А сам размер системы большинству начинающим компаниям даже трудно вообразить».
Глава Makani Форт Фелкер отметил, что цель августовских испытательных полётов в Северном море состояла не в том, чтобы произвести энергию, близкую к номинальной генерирующей способности планера. Скорее, компания собирала данные, которые инженеры Makani теперь могут использовать для проведения ещё большего количества симуляций и испытаний при дальнейшей разработке своей системы.
«Успешные полёты подтвердили, что наши модели запуска, посадки и полёта при поперечных ветрах с плавучей платформы действительно точны, — сказал он. — Это означает, что мы можем уверенно использовать наши инструменты моделирования для тестирования системных изменений — тысячи моделируемых лётных часов позволят снизить риски нашей технологии до начала коммерческой эксплуатации».
