Dominika Matuszewska

Podniebne elektrownie - korzyści

na podstawie artykułu pt. „Podniebna elektrownia”, autorstwa Andrzeja Hołdysa („Polska Energia” – czerwiec 2012)

Na pomysł pochwycenia i przerobienia na prąd wiatru, wiejącego na wysokościach pół kilometra, wpadło trzech naukowców: Corwin Hardham, Don Montague i Saul Griffith. W 2006 roku założyli wspólnie firmę Makani Power, a ich ideą zainteresował się Google. Internetowy gigant zasponsorował konstrukcję podniebnej elektrowni, która pierwsze testy powietrzne przeszła jesienią 2011-go roku. Urządzenie ma kształt skrzydła samolotu z czterema śmigłami, które w rzeczywistości są niewielkimi turbinami wiatrowymi. Komercyjne zastosowanie przewiduje się już za kilka lat.

Model nazwany został Wing-7. Siódemka w nazwie oznacza, że wcześniej było sześć innych cząstkowych modeli, znacznie mniejszych i nie tak samodzielnych. Każdy następny był wzbogacany o kolejny moduł i sprawdzany w terenie. Zaczęto od niewielkiego śmigiełka przypominającego raczej zabawkę dziecięcą, niż innowację naukową.

Wing-7 jest pierwszym prototypem potrafiącym samodzielnie wznieść się w powietrze oraz samodzielnie powrócić na ziemię. Jako pierwszy z demonstracyjnych modeli wytwarza również prąd. Ma długość 8 m. Nie lat jednak tak, gdzie chce. Może jedynie zataczać pionowe koła. Wykonuje je na wysokości 300 – 600 m. Na odfrunięcie nie pozwala mu gruba lina, z drugim końcem przytwierdzonym do naziemnego urządzenia sterującego lotem. Konstrukcja została wykonana z włókien węglowych – materiału lekkiego, lecz jednocześnie niezwykle wytrzymałego na obciążenia mechaniczne, który jest wykorzystywany m. in. do produkcji łopat w śmigłach samolotowych i wirnikach turbin wiatrowych.

Niewątpliwą korzyścią płynącą ze stosowania podniebnych elektrowni jest ciągłość dostaw energii elektrycznej, ponieważ na wysokości pól kilometra wiatr dmucha niemal bez przerwy, a nie jest jeszcze bardzo silny. Jego średnia prędkość wynosi 20-30 km na godzinę. Cztery śmigiełka latającej turbiny mogą się więc kręcić nieprzerwanie i wprawiać w ruch umiejscowione obok generatory prądu. Wytwarzana przez nie energia elektryczna jest przesyłana kablem ukrytym we wnętrzu liny sterowniczej w dół. Generatory są zaprojektowane tak, aby w razie nagłej potrzeby stać się silniczkami poruszającymi śmigłami. Napęd pozwala turbinie również na miękkie lądowanie. Na ziemi siada ona niczym helikopter.

W akrobacjach powietrznych figurę polegającą na zatoczeniu kręgu w pionie nazywa się pętlą. Średnica pętli, która wykonuje latająca turbina wynosi mniej więcej tyle, co średnica kręgu zataczanego przez zakończenie łopaty zwykłej turbiny lądowej. To ono, będąc najdalej od osi obrotu, wiruje najszybciej i wytwarza najwięcej prądu. Wing-7 ma moc 30 kW i jest już praktycznie gotowy do wdrożenia. Może zasilać kilka domów lub dostarczyć energii do rejonów, gdzie nie opłaca się podciągać sieci lub też do miejsc dotkniętych klęską żywiołową.

Na początku roku 2012 inżynierowie z Makani Power przystąpili do budowy prądotwórczego skrzydła o długości 27 m. Będzie ono wyposażone w osiem wirników wiatrowych. Jego docelowa moc to 600 kW. Jest to moc wystarczająca do zasilenia dużego osiedla domów jednorodzinnych. Według harmonogramu prototyp ma być gotowy do końca pierwszej połowy bieżącego roku. Następnie przez dwa lata będzie testowany i poprawiany, a jego sprzedaż ma ruszyć już w 2015 r. Odbiorcami będą nieduże farmy wiatrowe obsługujące pojedyncze miasta. Głównym argumentem, który powinien przekonać właścicieli elektrowni do niekonwencjonalnego wynalazku, jest jego dwukrotnie większa sprawność w porównaniu z turbinami – nielotami. Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda napisali program do sterowania turbiną w taki sposób, by jak najlepiej przetwarzała energię wiatru w prąd. Turbinę można odpowiednio ustawić względem kierunku wiatru, czego nie da się zrobić z naziemnym urządzeniem. Będzie tez dużo taniej, chociaż nie od razu.

Najbardziej efektywnie ma wytwarzać energię latający gigant o mocy 5 MW i długości 70 m. Zespół w Makani Power dopiero go projektuje. Gdy powstanie i zostanie przetestowany, będzie mógł dostarczyć tyle prądu, ile w Europie konsumuje kilka tysięcy gospodarstw domowych.