Menu

Siłownie latające typu Fly-Gen

Turbiny typu Fly-Gen

W systemach latających FG-AWES energia elektryczna jest wytwarzana bezpośrednio na pokładzie statku powietrznego podczas lotu i jest przenoszona na ziemię przez jedną specjalną linę, która pełni jednocześnie rolę kabla elektrycznego. Konwersja energii elektrycznej w FG-AWES jest osiągnięta przy użyciu jednej lub więcej specjalnie zaprojektowanych turbin wiatrowych. Poniżej charakterystyka rozwiązań.

ozewia205.jpg

Rys.8 Różne typy statków powietrznych w systemach Fly-Gen. (A) samolot z czterema turbinami, projektowany przez Makani Power. B) Samoloty składające się z ramy skrzydeł i turbin, zaprojektowane przez Joby Energy. (C) Toroidalny aerostat  z turbiną wiatrową w środku, zaprojektowany przez Altaeros Energies. D) Statyczny zawieszony quadrotor w autorotacji, zaprojektowany przez Sky WindPower.

 

Statki powietrzne w systemach Fly-Gen

 

Oprócz ogólnej klasyfikacji między systemem crosswind wykorzystującym do wznoszenia wiatr boczny i non-crosswind, FG-AWES można również zróżnicować na podstawie zasady latania, na:

Wings lift: Systemy z uwięzionym lotem specjalnych szybowców (Rys. 8a) lub ramy z wieloma śmigłami (rys. 8b).
Aerostaty wypełnione gazem lżejszym od powietrza (rys. 8c).
Wirniki (rotors thrust): w których obracające się śmigła pełnią zarówno rolę wznosząca (działają jak helikopter) jak i generowania energii elektrycznej (rys. 8d).

 

Przegląd rozwiązań

Pierwsze prace dotyczące wykorzystania statków powietrznych do generowania energii elektrycznej wyszły spod pióra Loyda, który już w 1978 roku udowodnił, że ilość energii generowana w powietrzu jest nawet 5-cio krotnie większa od tej na ziemi dla turbiny o podobnych parametrach technicznych.

 

Makani Power

Po około dwudziestu pięciu latach od pracy Loyda firma Makani Power Inc.  rozpoczęła prace nad prototypami swoich samolotów z turbodoładowaniem powietrznym (AWT) (jak na rys. 8a). W ciągu dziewięciu lat Makani przetestował kilka koncepcji AWES, w tym Ground-Gen, pojedynczą linę, wiele lin, ruchomą stację naziemną na szynach, miękkie skrzydła i sztywne skrzydła. W tych latach firma złożyła kilka patentów, w których koncepcja Loyda została wzbogacona o czujnik napięcia wiązań,  kabel aerodynamiczny, oraz zupełnie nowy pomysł na dwukierunkowy lot, który został wymyślony do rozwiązywania problemów startowych i lądowania. W dwukierunkowym locie AWT startuje z płaszczyzną skrzydła w pozycji pionowej, napędzanej wirnikami. Gdy cała długość liny zostaje odblokowana, AWT zmienia tryb lotu, stając się uwięzionym samolotem. W tym drugim trybie lotu okrągły tor lotu jest napędzany wiatrem, a wirniki AWT są wykorzystywane jako generatory, aby przekształcić energię z wiatru w energię elektryczną. (zob. film)

 

 

ozewia206.jpg

Fot. Statek powietrzny makani power

 

Makani Power to generalnie firma amerykańska związana min. z NASA. Prototyp statku powietrznego firmy o nazwie Wings-7 (zdjęcie powyżej) osiąga moc rządu 30 kW, ale firma pracuje już nad projektem o mocy 600 kW. Nowy statek M600 ma posiadać 8 wirników i operować na wysokościach rzędu 140-310m wykonując ruch okrężny o średnicy 145m.  Przedsięwzięcie jest współfinansowane przez Google. W planach jest też siłownia o rozpiętości skrzydeł 70m i mocy 5 MW.

ozewia207.jpg

Fot. Projekt Makani Power o mocy 600kW.

 

Joby Energy

Firma promuje swoje rozwiązanie latającej ramy wyposażonej w szereg wirników. Rama ma posiadać moc 2MW i poruszać się ruchem okrężnym na średniej wysokości 400m.

ozewia208.jpg

 

ozewia209.jpg

Turbina, podobnie jak powyższe rozwiązanie Makani ma startować pionowo, by po osiągnięciu żądanego pułapu przejść w ruch po okręgu generujący energię. To nie wszystko, system Joby Energy powoduje znaczne oszczędności, ponieważ turbina wiatrowa o mocy 2 MW produkuje ekwiwalent energii dwóch turbin konwencjonalnych o mocy 2 MW i wymaga około 1/20 materiałów. Firma na dzień dzisiejszy może pochwalić się mniejszymi osiągnięciami, takim jak statki powietrzne Mercury 5 czy Mercury 7, które udanie przeszły testy.

 

Fot. Statek Mercury 5.

Demostracja działania  prototypu (film)

 

Altaeros Energies

 

Opracował elektrownię wiatrową w postaci aerostatu wypełnionego helem, wewnątrz którego znajduje się konwencjonalna turbina wiatrowa (jak na rys. 8c). Cały generator jest lżejszy niż powietrze, więc manewr startu i lądowania jest uproszczony, a jedynym problemem jest stabilizacja generatora we właściwej pozycji względem wiatru. Turbina o nazwie Buoyancy Airborne Turbine (w skrócie BAT) przeszła pozytywne testy na Alasce. Model posiadał moc około 30 kW i miał objetość około 1000 m3 helu. Projektanci urządzenia zachwalają je jako świetne źródło energii wszędzie tam, gdzie tradycyjna sieć elektryczna napotyka problemy techniczne. Dlatego testują BAT-a na trudnodostępnych obszarach. Równocześnie podpowiadają jednak, że tego typu elektrownia może być świetnym rozwiązaniem tymczasowym na terenach objętych klęską żywiołową, na przykład trzęsieniem ziemi. 

ozewia79.jpg

Fot. Buoyancy airborne turbine (BAT) firmy Altaeros Energy

 

Sky Windpower

 

Firma opracowała siłownię wiatrową działająca na zasadzie helikoptera z czterema wirnikami (quadrorotora). Urządzenie wznosi się początkowo z wykorzystaniem energii z sieci, po czym po osiągnięciu odpowiedniej wysokości do napędu czterech wirników zostaje wykorzystany wiatr. Prototypy o nazwie jabiru i jabiru II miały już udane loty i lądowania. System na razie bez wdrożenia pozostaje w fazie badań.

ozewia210.jpg

 

Wirujące aerostaty

 

To kolejne rozwiązanie dla latających siłowni wiatrowych stanowiące pewną modyfikację patentu firmy Altaeros. W odróżnieniu do urządzeń BAT, balon posiada w tym wypadku specjalne aluminiowe kratownice na których rozpięta jest powłoka. Całość w przekroju przypomina odpustowe wiatraczki (rys.)

ozewia211.jpgWewnątrz balonu wypełnionego helem znajduje sie wał generatora. Obracanie się balonu powoduje generowanie energii która kablami przesyłana jest do stacji naziemnej.

  Na rysunku obok widzimy rozwiązanie firmy Magenn Power Inc. Firma oferuje w internecie aerostaty o mocy turbiny 100kW operujące na wysokości 150-300m nad ziemią. Koszt urządzenia to 500.000$. Informację tę trudno jednak potwierdzić, jedynym aerostatem z homologacją jest obecnie urządzenie o mocy 4kW wyposażone w dwa generatory o mocy 2kW każdy o nazwie MARS (Magenn Air Rotor System). Gwarancja opiewa na 5 lat, przewidywana trwałość to 15 lat. Zdjęcie poniżej.

 

ozewia212.jpg

(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});