Energie stažená z oblohy
Norská technologická firma Kitemill, zaměřená na sběr a využití energie proudícího vzduchu pomocí upoutaných draků operujících ve velkých výškách, vyvíjí netradiční zařízení pro sklizeň vzdušné energie. Jeho hlavními trumfy oproti klasickým větrným turbínám jsou výrazně nižší náklady i materiálová náročnost.
Energii proudícího vzduchu má většina lidí spojenou hlavně s větrnými elektrárnami, ty však nejsou jedinými zástupci zařízení, která dokážou sílu vzdušných proudů využít k výrobě elektrické energie. Systémy spadající do kategorie označované jako vzdušná větrné energie (Airborne wind energy - AWE) využívají silnější větry nad největšími větrnými turbínami na světě. Na rozdíl od nich však používají jen zlomek materiálů potřebných k výrobě obřích větrníků, jsou tišší a mobilní – lze je snadno přemístit a mají tak velký potenciál pro tzv. off-grid aplikace (mimo běžnou distribuční síť). Jejich možnosti nabízejí použití v široké škále aplikací - od mW pro senzory do 100 kW, nebo i více k nabíjení elektrických vozidel, napájení vzdálených obytných objektů apod.
Draky místo větrníků
Thomas Harklau, generální ředitel norské společnosti Kitemill popisuje, jak se nyní jeho projekt AWE zaměřuje spíše na pevně upoutaná křídla letadel, než hůře ovladatelné látkové draky. „V příštích letech dotace pro obnovitelné zdroje energie jako jsou větrné elektrárny a solární panely z velké části zmizí. Poptávka po čistých zdrojích energie však stále roste a klíčovou otázkou bude nákladová konkurenceschopnost. Vzdušná větrná energie byla identifikována jako slibná technologie druhé generace, ale zůstávají tam technické a obchodní výzvy pro masové nasazení. Nyní se proto bude diskutovat o hlavních technických parametrech a vlastnostech, ale neméně podstatné jsou i regulační a certifikační aspekty. Například Kitemill má certifikaci pro trvalý provoz na 1000 m n. m. v Norsku, které je vyšší a větrnější než je běžná výška, v níž dnes funguje většina alternativních vyvíjených systémů, konstatuje Thomas Harklau.
Oproti běžným větrným turbínám nabízí technologie drakových elektráren firmy Kitemill následující výhody:
- nižší investiční náklady - méně potřebného materiálu má za následek nižší náklady na hardware,
- plné vytížení výrobního času - vysoká nadmořská výška umožňuje využít silnější a stabilnější vítr,
- lepší možnosti umístění - drakové turbíny pracují ve velké nadmořské výšce a jsou mnohem méně závislé na lokalitě, mohou být umístěny v blízkosti existující sítě.
Elektrárnu Kitemill tvoří následující systémové komponenty:
1. Drak (generuje tažnou sílu stejně jakou např. využívají větroně při stoupání),
2. Automatický systém řízení (ovládá draka obdobně jako autopilot u bezpilotních letounů – UAV),
3. Lano spojující draka s navijákem,
4. Pozemní regenerativní naviják.
Energie větru je pomocí těchto několika prvků převáděna na elektřinu, přičemž všechny těžké a na servis náročnější složky zůstávají umístěné na zemi. Draková turbína pracuje s podobnými aerodynamickými a mechanickými silami jako běžné pozemní větrné turbíny, ale s méně než 10 % materiálů, které jsou potřeba k jejich realizaci. To má za následek výrazně nižší investiční náklady než u všech ostatních elektráren s podobnou kapacitou, která využívají obnovitelné zdroje energie.
Přizpůsobivější alternativa
Drak operuje ve větru připojen k regenerativnímu navijáku na zemi pomocí dlouhého postroje, zatímco křídla rotoru konvenční větrné elektrárny či větrného mlýna jsou přímo připojeny k hřídeli generátoru. To vyžaduje, aby u konvenční větrné elektrárny byly všechny těžké a na údržbu náročné součásti rotoru umístěny v horní části podstavce - vysoko nad zemí (nebo mořem), aby lopatky byly vystaveny maximálnímu působení větru. Kromě toho otáčející se lopatky konvenční větrné elektrárny se neustále pohybují v různých rychlostech větru, což vytváří oscilační síly a způsobuje jejich silné namáhání a únavu. Drakové turbíny naproti tomu seřadí síly hlavně pomocí napětí v porovnání se stlačením, ohybem a smykovými silami působícími na rotory větrných elektráren. Způsob, jakým zvládají tyto síly, umožňuje podle výrobce dosáhnout stejné výkonové kapacity s méně než 20% materiálu ve srovnání s běžnou pobřežní větrnou elektrárnou. Vzhledem k tomu, že drakové turbíny mohou dosáhnout vysoké nadmořské výšky, a to bez ohledu na to, zda se elektrárna nachází v moři, pobřežní, nebo dokonce vnitrozemské oblasti.
Investiční náklady jsou pro systém využívající draků výrazně nižší, než turbíny větrné elektrárny, která umožňuje získávat nedotovanou energii z obnovitelných zdrojů. Kromě toho zachytávají tyto turbíny více větrné energie a po delší dobu, než větrná elektrárna odpovídající velikosti. Další jejich výhodou je, že drakové turbíny mohou být postaveny i na místech, kde klasické větrné elektrárny nemohou pracovat v důsledku extrémních sezónních povětrnostních podmínek, jako jsou např. tropické bouře a hurikány, které, i když se vyskytují nepravidelně jen jednou za čas, znemožňují vybudování stálé stacionární elektrárny.
418
.gif)
