Veliki cepelin s lopaticama kao lebdeća vjetroelektrana

Znanstvenici s kineskog Svučilišta Tsinghua i inženjeri pekinške tvrtke Linyi Yunchuan Energy Technology, predstavili su SAWES S2000, prvi svjetski zračni sustav energije vjetra snage megavata.

Sustav je nedavno završio probni let, uspješno proizvodeći električnu energiju iz vjetrova na velikim visinama bez potrebe za tornjevima ili značajnom zemaljskom infrastrukturom.

S2000 SAWES je integrirani sustav koji u zračni brod uključuje opremu za proizvodnju energije. Sustav, koji mjeri 60 × 40 × 40 metara u duljinu, širinu i visinu, ima napuhani aerostat ispunjen helijem omotan oko 12 turbina. Kada se zračni brod napuše, diže se na unaprijed određenu visinu gdje ga drži pričvršćeni kabel.

Zahvaljujući laganom dizajnu, cijeli sustav ne zahtijeva energiju za podizanje u zrak, diže se i lebdi slobodno bez pogona. Nakon što se podignu u zrak, turbine pretvaraju vjetrove s velikih visina u električnu energiju, a zatim je putem pričvršćenog kabela šalju natrag na tlo.

Moderne vjetroturbine komunalnih razmjera su ogromne. Tipična komercijalna vjetroturbina s horizontalnom osi koja se koristi u velikim vjetroelektranama ima visinu glavčine od oko 80-120 metara na kopnu, s duljinom lopatica rotora od 45-75 metara. Turbine na moru su još veće, s duljinom lopatica često većom od 80 metara, a ukupna visina vrha približava se ili premašuje 250 metara.

Zbog same veličine instalacija je nepraktična u gustim urbanim sredinama s visokim horizontima. Zbog toga se vjetroelektrane obično nalaze u udaljenim regijama, a električna energija se prenosi natrag u naseljena mjesta putem mreže.

Nadalje, tu je i pitanje pouzdanosti vjetra. Jačina i konzistentnost vjetra povećavaju se s nadmorskom visinom zbog smanjenog površinskog trenja o teren, zgrade i vegetaciju. Zakon snage smicanja vjetra opisuje ovaj odnos, što objašnjava visoke visine vjetroturbina.

S2000 SAWES rješava ova dva glavna problema. Na 2000 metara iznad tla, sustav lebdi 1000 metara iznad najviše zgrade na svijetu, Burj Khalife. To uklanja zabrinutost zbog zaklanjanja horizonta, omogućujući postavljanje sustava iznad naseljenih gradova. Lebdeća visina S2000 također omogućuje pristup vrlo pouzdanim, jakim i stalnim vjetrovima.

Još jedna ključna razlika je jednostavnost postavljanja. Za razliku od tradicionalnih vjetroturbina, koje zahtijevaju teške temelje, dizalice i mjesece građevinskih radova, cijeli sustav S2000 može se transportirati u standardnim kontejnerima.

Prema riječima investitora, postavljanje od pripreme lokacije do napuhavanja i dizanja može trajati osam do devet sati, ili potencijalno četiri do pet sati tamo gdje je lokalno dostupan plin za podizanje. Ova brza sposobnost postavljanja i izvlačenja omogućuje slučajeve upotrebe koje konvencionalna infrastruktura vjetra ne može. Ovi slučajevi upotrebe uključuju udaljene lokacije, privremene instalacije, pomoć u slučaju katastrofa i proizvodnju energije u hitnim slučajevima.

Weng Hanke, tehnički direktor tvrtke Linyi Yunchuan, pretpostavlja dva slučaja upotrebe. „Jedan je za okruženja izvan mreže poput graničnih ispostava, gdje može poslužiti kao relativno stabilan konvencionalni izvor energije. Drugi je nadopuna tradicionalnim zemaljskim sustavima energije vjetra, stvarajući trodimenzionalni pristup opskrbi energijom“, kaže.

Uspješan prvi let lebdećeg sustava vjetroelektrane na velikim visinama ne samo da predstavlja veliki proboj u području prikupljanja energije vjetra na velikim visinama, već i postavlja ključne tehničke temelje za buduće veće i dugotrajnije eksperimente i demonstracijske primjene.