Китайское небо станет новой электростанцией: успешные испытания высотного ветряного «дирижабля»

Китайская энергетическая компания успешно провела испытания экспериментальной ветряной турбины, напоминающей дирижабль, которая способна вырабатывать энергию в небе над городами и удаленными поселками.

Разработанная пекинской компанией Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology, воздушная ветроэнергетическая система (AWES) S2000 представляет собой крупный наполненный гелием дирижабль, на котором установлены 12 ветряных турбин.

Аппарат поднимается на тысячи футов в воздух, чтобы использовать устойчивую силу ветра на больших высотах, которая вращает турбины и вырабатывает электричество. Затем энергия передается по привязному тросу на землю, откуда может поступать в сеть.

Во время испытательного полета производители подняли S2000 на высоту 6560 футов (2000 метров) над провинцией Сычуань, выработав 385 киловатт-часов электроэнергии.

Этого достаточно для электроснабжения среднестатистического домохозяйства в США в течение примерно 13,3 дней, согласно данным Управления энергетической информации США.

В целом, габариты S2000 составляют 197 футов (60 м) в длину, 131 фут (40 м) в высоту и 131 фут (40 м) в ширину, как сообщает Global Times. Система рассчитана на общую мощность в 3 мегаватта.

У новой технологии есть несколько потенциальных применений, как полагают разработчики. «Одно из них — для автономных объектов, таких как пограничные заставы, где она может служить относительно стабильным источником традиционной энергии», — объяснил Вэн Ханькэ, технический директор Linyi Yunchuan Energy Technology, в интервью Tide News (аффилированному с государственной Zhejiang Daily Press Group) через Global Times.

«Другое — дополнять традиционные наземные ветроэнергетические системы, создавая трехмерный подход к энергоснабжению».

При масштабной реализации такой подход может иметь преобразующий потенциал для стран с ограниченным пространством для наземной ветрогенерации, таких как многие в континентальной Европе, а также для тех, у кого нет мелководных морей, необходимых для строительства морских ветряных электростанций, например, Японии.

Однако надежность привязного троса для стабильной подачи энергии в сеть потребует дальнейших испытаний.

Во всех, кроме самых отдаленных сельских районов, трос длиной 1,25 мили (2000 м) может представлять опасность для воздушных судов. В Великобритании Управление гражданской авиации требует от желающих запускать привязные аэростаты выше 200 футов (60 м) получать специальное разрешение, чтобы избежать риска для самолетов, использующих то же воздушное пространство.

Помимо проблем безопасности, S2000 также должен будет пройти тщательные испытания, чтобы подтвердить его пригодность для надежной коммерческой эксплуатации. Обычные ветряные турбины требуют регулярного технического обслуживания, и обслуживать этот аппарат может быть сложнее и дороже, так как для любого ремонта его придется возвращать на землю.

Плотность энергии ветра

Ветряные турбины могут вырабатывать больше энергии там, где плотность энергии ветра — показатель ветровой энергии, которую можно использовать на данной высоте — выше. Например, морские ветряные турбины могут улавливать более сильные и стабильные ветры над открытой водой.

Эти морские турбины также могут быть значительно больше своих наземных аналогов: ступица морской турбины DEW-26 MW-310 китайского производителя Dongfang Electric находится на высоте 606,9 футов (185 м). Плавающие ветряные турбины могут быть столь же гигантскими: башня недавно представленной, рекордной плавучей ветряной турбины от China Huaneng Group достигает 489 футов (152 м).

Для примера, средняя скорость морского ветра, считающаяся подходящей для ветряных электростанций на высоте 295 футов (90 м) в водах США, составляет 7 метров в секунду, согласно Marine Cadastre National Viewer — веб-инструменту для просмотра данных, созданному Бюро по управлению океанской энергией и Национальным управлением океанических и атмосферных исследований (NOAA) в сотрудничестве с Офисом прибрежного управления.

Трудно указать точную скорость ветра на различных высотах, так как она варьируется в зависимости от местоположения и погоды.

Аэрокосмическая группа Omnidea оценивает, что на высотах от 328 до 8200 футов (от 100 до 2500 м) плотность энергии ветра увеличивается примерно в шесть раз, а средняя скорость ветра на высоте 8200 футов составляет 33,5 миль в час (15 м/с).

Это подчеркивает потенциальную эффективность, которую можно раскрыть при более широком использовании высотных ветров с помощью привязных летающих ветряных турбин, таких как S2000.

Перспективы развития и вызовы

Успешные испытания S2000 открывают новую главу в возобновляемой энергетике, предлагая решение для регионов, где традиционная ветрогенерация невозможна из-за ландшафта или высокой плотности застройки. Тем не менее, перед коммерциализацией технологии предстоит преодолеть ряд препятствий, включая обеспечение безаварийной интеграции в воздушное пространство, повышение надежности передачи энергии и снижение потенциальных затрат на обслуживание. Если эти проблемы будут решены, высотные ветряные «дирижабли» могут стать важным элементом децентрализованной энергосистемы будущего, обеспечивая чистой энергией как удаленные уголки планеты, так и густонаселенные мегаполисы.