Ветро энергетика » Научные разработки

Все мы наблюдали за детьми, которые запускают воздушных змеев. Но вряд ли многие из нас задумывались о том, что воздушный змей можно приспособить для производства электроэнергии. Ученые из Университета Делфта в Голландии под руководством профессору Вуббо Окелса в течение нескольких лет пытаются реализовать эту идею: ведь на высоте, скажем в километре над землёй, ветра сильны и постоянны.

Голландские ученые регулярно запускают воздушных змеев, привязывая их к электрогенератору. Поднимаясь в небо, они вращают генератор, который вырабатывает электричество. Ученым уже удалось создать установку мощностью 10 кВт. Но их конечная цель — большой комплекс на 100 МВт.

Разработчики считают, что их изобретение — неплохая альтернатива ветровым турбинам, ведь на высоте ветер более постоянен, да и скорость его больше, чем у земли. Они даже подсчитали, что стоимость электроэнергии от воздушного змея и обычной электростанции на угле будет примерно одинаковой. Фактически, более дешевых возобновляемых источников энергии не существует.

Если идея голландских ученых будет реализована на практике, то активно использовать энергию ветра смогут и те страны, где ветровая энергетика всегда была бы слаборазвита из-за неустойчивости ветров. Так, например, в России лучшим районом с точки зрения ветровой энергетики является побережье Северного Ледовитого океана, а вот в континентальной части страны, где ветра не так сильны и постоянны воздушные змеи (или как их еще называют, кайты) могли бы стать неплохой альтернативой ветрякам.

Принцип действия энергоустановки с кайтом, предложенной группой Окелса, достаточно прост. Кайт поднимается ветром в воздух, натягивая струну, которой его прикрепляют к генератору. Струна намотана на барабан, который находится на одном валу с генератором. Разматываясь, она вращает барабан и генератор, в котором энергия вращения преобразуется в электричество. Когда кайт достигает своей максимальной высоты, струну сматывают, и процесс запускают по кругу. Чтобы уменьшить затраты энергии на сматывание струны, уменьшают угол между направлением ветра и кайтом, в этом случае подъемная сила ветра резко падает и струну легко смотать.

По мнению разработчиков, кайты — это дешевый способ использования огромной энергии ветров на высоте 1 километр и более. Действительно, ветровые потоки высоко над землей гораздо более мощны, чем приземные. Большая часть лопастей ветровых турбин расположена примерно на высоте 80 м над землей. Скорость ветра здесь — порядка 5 м/с, а на высоте 800 м —уже 7 м/с. Больше скорость — больше энергия, которая, кстати, является кубической функцией скорости ветра.

Тем не менее, эффективных технологий, позволяющих доставлять турбины на такую высоту еще нет. А вот кайты на нее поднимаются с легкостью. При этом по мнению Вуббо Окелса, себестоимость электричества, вырабатываемого кайтами, сравнима с себестоимостью энергии, получено от сжигания угля и более в чем два раза меньше себестоимости электричества от ветровых турбин.

Сейчас ученые из Делфта работают над созданием установки в 50 кВт, а также подбирают высокопрочные материалы для кайтов, которые могли бы выдержать агрессивные условия сред на высотах от 1 до 10 километров.

Информнаука