طائرات الرياح المولدة للطاقة: الرياح المحمولة جواً

انظر إلى توربينة رياح حديثة ومعظم ما ترونه ليس هو الجزء الذي ينتج الطاقة. البرج والأساس والنصف الداخلي من الرشاشات موجودة هناك لدعم أطراف الرشاشات السريعة الحركة في الرياح. وتقوم الرؤوس بمحو الجزء الخارجي من الدوّار بسرعة تبلغ نحو 80 مترا في الثانية، وهذه هي المنطقة التي يتم فيها استيعاب معظم الطاقة. إن طاقة الرياح المحمولة جواً تطرح سؤالاً بسيطاً: ماذا لو احتفظنا بالجزء السريع التحرك فقط، ووضعناه على حبل، وتركناه يصعد إلى حيث تكون الرياح أقوى؟

والصورة أعلاه هي رد مرسوم في الضوء. سجلت مصباح تتبع على طائرة ورقية من طراز Kitepower دورة كاملة في الليل: حلقات دقيقة بحجم ثماني تسحب الحبل من طبلة وتدير مولدا، ثم عودة طويلة وهدوء بينما يتم رفع الطائرة إلى الخلف. وتشرح هذه الصفحة كيف يعمل هذا، وماذا حقق، ولماذا لم يتمكن أي نظام رياحي محمول جواً بعد من بيع الكهرباء على نطاق واسع بعد عشرين عاماً من الجهد الجاد. النسخة المختصرة: الفيزياء سليمة والتوفير في المواد حقيقي، ولكن الحفاظ على آلة طائرة آمنة وعاملة لعشرين عاماً، دون مراقبة، وفي كل الأحوال الجوية، هي المشكلة التي لم تحل. ولم ينشر أحد سنة من الناتج الذي قيس بشكل مستقل من وحدة تجارية.

ما هو

وتتألف منظومة الطاقة الريحية المحمولة جواً من ثلاثة أجزاء: جناح يحلق، وحبل يحمله، ومحطة أرضية. وهناك عائلتان رئيسيتان.

• الجيل الأرضي، “ضخ” أو “يو يو” طائرة ورقية. الطائرة ورقية تحلق سريعة حلقات الرياح الجانبية التي تسحب بقوة على الحبل. ويجري فك الحبل من طبلة على الأرض، وتعمل الطبلة على توليد الكهرباء. وعندما يصبح الحبل طويﻻ بما فيه الكفاية، توجه الطائرة الورقية إلى وضع ﻻ تسحب فيه إﻻ القليل جدا وتعاد إلى مكانها، مما يكلف جزءا صغيرا من الطاقة التي تنتج. وتستخدم جميع شركات SkySails Power و Kitepower و Kitemill هذا المبدأ، مع طائرات ورقية من القماش اللين أو طائرات شراعية صلبة.
• الجيل على متن الطائرة، “التربينة الطائرة”. الجناح الجامد يحمل دوارات صغيرة. وفي الطيران باتجاه الرياح الجانبية، تعمل الدوارات كتوربينات، وتسير الكهرباء في حبل موصل. وفيما يتعلق باﻹقﻻع والهبوط، تعمل نفس الدوارات كمروحات وتطفو الجناحات مثل الطائرة بدون طيار. هذا كان تصميم (ماكاني)

في كلتا الحالتين، يقوم الجناح بعمل رأس شظية التوربينة: فهو يتحرك عبر الرياح بسرعة أكبر من الرياح نفسها، ومن هناك تأتي القوة.

كيف يعمل

القوة في الرياح. تحمل الرياح قوة عبر كل متر مربع يواجهها تساوي ½ ρ v³، حيث ρ هي كثافة الهواء (حوالي 1.2 كغم لكل متر مكعب بالقرب من الأرض) وv هي سرعة الرياح. المكعب مهم: مضاعفة سرعة الرياح وزيادة الطاقة ثمانية أضعاف. وعند سرعة 7 أمتار/ثانية، يحمل المتر المربع نحو 210 واط؛ وعند سرعة 10 أمتار/ثانية، حوالي 610 واط.

لماذا الطول يساعد. وعلى مقربة من الأرض، يبطئ الاحتكاك مع الأرض والأشجار والمباني الرياح. تقول قاعدة هندسية شائعة أن السرعة تزداد مع الارتفاع بقيمة v = v_ref × (h / h_ref)^α، حيث يكون الأس α حوالي 0.10 فوق البحر المفتوح، و 0.14 فوق الأراضي الزراعية المفتوحة و 0.25 أو أكثر فوق الغابات والمدن. خذ 7 م/ث عند محور 100م. At 400 m the rule gives 8.0 m/s over the sea, 8.5 over farmland and 9.9 over rough ground, so the power per square metre is 1.5, 1.8 and 2.8 times higher. والقاعدة عامة: فبعد ارتفاع بضع مئات من الأمتار، كثيرا ما تتصرف الرياح بشكل مختلف، حيث توجد نفاثات منخفضة المستوى في الليل وطبقات أكثر هدوءا في النهار. ومع ذلك، فإن الاتجاه واضح، والرياح الأكثر استقرارا على ارتفاعات عالية ينبغي أن تعني أيضا ساعات أقل من دون أي شيء للحصاد.

لماذا يمكن للطائرة الورقية أن تصيد الكثير في عام 1980، قام المهندس مايلز لويد بحساب كمية الطاقة التي يمكن أن تستخرجها طائرة ذات جناح مقيد تحلق عبر الرياح (لويد، 1980). وبلغة بسيطة: فإن الجناح الذي يحلق في الرياح الجانبية يبلغ سرعة تعادل حوالي ثلثي سرعة الرياح مضروبة في نسبة رفع الجناح إلى السحب. مع نسبة رفع إلى سحب قدرها 5 في رياح سرعتها 10 متر/ثانية، أي حوالي 33 متر/ثانية أو 120 كم/ساعة؛ وتذكر شركة Kitepower متوسط سرعة طيران قدره 110 كم/ساعة لطائرتها الورقية (Kitepower). ولأن القوة الديناميكية الهوائية تتزايد مع مربع تلك السرعة، يمكن للجناح أن يسحب بقوة أكبر بكثير مما يوحي به حجمه. الحد الأقصى لويد هو

P = (4/27) × ½ ρ v³ × A × C_L × (C_L / C_D)²

حيث A هي مساحة الجناح، وC_L معامل رفع الجناح، وC_L / C_D نسبة الرفع إلى السحب. ويشير العامل الذي يأتي بعد قوة الرياح، (4/27) × C_L × (C_L/C_D)²، إلى عدد الأمتار المربعة من الرياح التي يمسحها الجناح بفعالية لكل متر مربع من مساحة الجناح. وبالنسبة للطائرة الورقية الناعمة التي يبلغ معامل رفعها 1 ونسبة الرفع إلى السحب فيها 5، فإن هذا المعامل يبلغ حوالي 3.7. بالنسبة للجناح الجامد مع نظام رفع إلى نسبة السحب القريبة من 9، بما في ذلك سحب الحبل، يمكن أن تكون 10 إلى 17. ويبلغ مولد أرضي هذا الحد الأمثل عندما يجري لف الحبل بثلث سرعة الرياح.

الخسائر التي تركها لويد خارج الحسبان. الطائرات الورقية الحقيقية لا تحلق مباشرة في اتجاه الرياح من المحطة الأرضية، بل تحلق بزاوية ارتفاع تتراوح عادة بين 25 و35 درجة. فقط الجزء من الرياح على طول الحبل يسحب عليها، والقوة تنخفض مع مكعب كوسين تلك الزاوية: عند 30 درجة لا يبقى سوى 65٪. الحبل يضيف السحب، الذي ينمو مع طوله. يقضي طائرة ورقية مضخة جزءا من كل دورة يتم رفعها؛ نظام Kitepower ينفق حوالي 80٪ من دورة 100 ثانية يولد ما يصل إلى 130 كيلووات و 20٪ يأخذ حوالي 20 كيلووات لسحب الطائرة ورقية إلى الوراء (Kitepower). ثم تأتي الخسائر المعتادة للمولد، وعجلة التروس والمحول، والقوة التي تنفق على إبقاء الجناح يحلق في رياح خفيفة.

لماذا الحبل هو القصة كلها يجب أن يقاوم برج التوربينة الدفع الكامل للدوار كعنصر انعكاسي في قاعدته، وهذا هو السبب في أن الأبراج والأسس ضخمة. ولا يحمل الحبل إلا التوتر، والألياف مثل البولي إيثيلين ذي الوزن الجزيئي العالي جداً قوية بشكل استثنائي في التوتر بالنسبة لوزنها. وهذا هو مصدر الادعاء، الذي تكررته عدة شركات، بأن النظم المحمولة جواً تستخدم ما يصل إلى 90 في المائة من المواد أقل من توربينة ذات نفس التقدير. وهو أمر معقول بالنسبة للآلة نفسها؛ ولم يثبت بعد أنه صحيح بالنسبة لمحطة كاملة لتوليد الطاقة، بما في ذلك المسافات والأسس اللازمة للمحطة الأرضية والربط بالشبكة.

الحدود: النظرية والعملية

نظري صيغة لويد هي سقف لجناح مثالي واحد. مثل التوربينة، الطائرة الورقية تبطئ الرياح التي تجنيها، والطائرات الورقية التي تحلق قريبا من بعضها البعض تأخذ الطاقة من بعضها البعض، لذلك فإن المزرعة بحاجة إلى مساحة. وهناك أيضاً حد كوكبي. Jet streams near 10 km altitude look like a vast resource if you apply ½ ρ v³ to them, but the atmosphere regenerates that motion slowly: an Earth-system analysis put the maximum sustainable extraction from jet streams at about 7.5 TW, some 200 times less than earlier estimates, with large climate side effects if it were ever approached (Miller, Gans and Kleidon, 2011). ولا يقترح أحد اليوم الطيران على ارتفاع 10 كيلومترات؛ فالنظم العملية تستهدف ارتفاعات تتراوح بين 200 و700 متر. وقد قام Archer and Caldeira (2009) برسم خرائط الموارد العالمية العالية الارتفاع من 500 إلى 12000 متر استنادا إلى بيانات الطقس على مدى 28 عاما.

عملي والحدود التي أوقفت المشاريع بالفعل ليست في الصيغة:

• الإقلاع والهبوط. التوربينة لا تقلع أبداً يجب على الطائرة الورقية أن تنطلق في رياح خفيفة، وأن تهبط في زخات من الرياح، وأن تقوم بكلتا المهمتين آلاف المرات في السنة دون أن تتضرر. فقدت ماكاني أربعة هياكل طائرات في الطيران، ثلاثة منها أثناء التحليق، وليس أثناء توليد الكهرباء (Makani, 2020).
• التحكم في جميع الأحوال الجوية. فالرعد والاضطراب والتجمد والبرق والهدوء المفاجئ كلها أمور تحتاج إلى استجابة مستقلة. يجب ألا يضع كسّر الحبل الطائرة الورقية أو الخط الثقيل في مكان خطر.
• المجال الجوي والبرية. وتقوم طائرة ورقية على ارتفاع 400 متر ومحبس طوله 800 متر بتحريك حجم كبير. ويجب على سلطات الطيران أن تقبل ذلك، كما يجب إبقاء اﻷرض الواقعة تحت مظلة الرحﻻت خالية من الناس والطرق.
• إرتدي فالطائرات الورقية المنسوجة تتحلل في ضوء الشمس، والحبال التي تثبت على الطبول والبكرات تتلف، ويجب أن يظل النظام قائماً لمدة عشرين عاماً حتى يتمكن من المنافسة مع التوربينات المصممة لخمسة وعشرين إلى ثلاثين عاماً.
• الحجم. قوة لويد تتراوح مع مساحة الجناح، والجناح الكبير يصعب إطلاقه وهبوطه. كان لدى طائرة ماكاني M600 جناح طوله 26 متر (X)؛ أكبر طائرة ورقية أعلنتها سكايسيلز هي 450 متر مربع لوحدة 450 كيلووات. ولا يزال من غير المتوقع إنشاء نظام محمول جوا بقدرة 5 ميغاواط، بحجم توربينة برية حديثة.

المشاريع الفعلية، المقيسة

وكان الميدان سخيا في النتائج ومحدودا في البيانات الطويلة الأجل. إليك ما يمكن التحقق منه.

المشروع	التصميم	ما أنجزته	ماذا حدث؟
طراز Makani M600 (الولايات المتحدة، غوغل إكس، 2006 إلى 2020)	جناح صلب بقوة 600 كيلووات، و8 دوّارات على متنها، وحبل توصيل طوله 440 مترا	28.9 ساعة طيران مستقل، و22.7 ساعة رياح متجهة؛ وأفضل حلقة 290 كيلووات، وأفضل متوسط عشر دقائق 196 كيلووات في رياح تتراوح سرعتها بين 10 و13 مترا في الثانية؛ وأول رحلة بحرية من منصة عائمة في النرويج، آب/أغسطس 2019	Closed February 2020: “the road to commercialization is longer and riskier than hoped”. The team’s own verdict: the M600 airframe “is fundamentally unable to generate 600 kW at 11 m/s”. Reports, code and flight logs released in September 2020
سكايسيلز باور )ألمانيا(	طائرات ورقية ناعمة تصل مساحتها إلى 180 مترا مربعا على مرفاع أرضي؛ ويصل قدر الدورة فيها إلى 200 كيلووات (PN-14، يباع الآن باسم Venyo)	النموذج الأولي في كليكسبول يعمل منذ عام 2019 بطائرات ورقية تصل مساحتها إلى 120 مترا مربعا، وهو أطول نظام محمول جويا؛ طائرة ورقية تبلغ مساحتها 120 مترا مربعا تحلق على ارتفاع يتراوح بين 200 و 400 متر على حبل أقصاه 800 متر في موريشيوس اعتبارا من كانون الثاني/يناير 2023؛ أول رحلة في تايوان في 1 تموز/يوليه 2025	Selling units; the company quotes up to 760 MWh a year per unit at good sites, a manufacturer figure, not an independent measurement. A 450 kW model (KYO) is announced with first deliveries expected in the second half of 2028
Kitepower (هولندا، من جامعة ديلفت التقنية)	طائرة ورقية ناعمة مساحتها 100 متر مربع، وحبل طوله 350 مترا، ومولِّد كهرباء أرضي في حاوية طولها 6 أمتار	حتى 130 كيلووات أثناء اللف، حوالي 100 ثانية في الدورة؛ تجارب في موقع بناء في هولندا، وفي بيلاكوريك في أيرلندا مع شركة RWE، وفي أروبا	تسويقها كطاقة متنقلة مؤقتة خالية من الانبعاثات، مثلا للاستعاضة عن مولدات الديزل
مصنع القنابل )النرويج(	طائرات ورقية ثابتة على رافعة أرضية	موقع اﻻختبار في فانس، ليستا، تحلق فوق 350 مترا	التطوير مستمر؛ لا توجد بيانات عامة طويلة الأجل عن النواتج
أمبيكس باور (هولندا، 2008 إلى 2022)	طائرة هليكوبتر صلبة مستقلة على مرفاع أرضي؛ أول إنتاج كامل للطاقة المستقلة في عام 2012	نموذجان أوليان مطوران حتى طراز AP-3	وقف المدفوعات في 19 نيسان/أبريل 2022، وإعلان الإفلاس في 4 أيار/مايو 2022 بعد أن لم تجر جولة تمويل مقررة

المصادر: Makani, The Energy Kite, 2020؛ X, Makani؛ SkySails Power؛ Kitepower؛ Kitemill؛ Ampyx Power.

وهناك واقعتان في ذلك الجدول تستحقان الاهتمام. أولاً، كان أفضل متوسط عشر دقائق لماكاني هو ثلث طاقته المحددة، وحوالي حلقة واحدة فقط من بين خمس حلقات أنتجت الطاقة الصافية، ومعظم الآخرين كانوا مناورات اختبارية ورياح خفيفة وتحليق. ثانيا، إن أكثر النظم نضجا اليوم هي الطائرات الورقية المولدة من الأرض التي تتراوح طاقتها بين 100 و200 كيلووات، وهي أصغر بأكثر من عشرة أضعاف من التوربينات البرية العادية، وتباع للأماكن التي يصعب فيها بناء توربينات: الجزر والمواقع النائية والطاقة المؤقتة. ويؤدي استعراض عقدين من تجارب الطيران إلى نفس الرأي المتوازن: فقد أحرزت السيطرة تقدما ملحوظا، ولا تزال العمليات المستقلة تماما والطويلة الأمد هي الحدود (فيرميليون وآخرون، 2021).

ما هي تكلفتها

لا يوجد سعر سوقي للكهرباء الريحية المحمولة جواً بعد، فقط إسقاطات، لذلك كن حذراً مع كل رقم هنا.

الخيار	التكلفة لكل كيلووات ساعة	حالة الرقم
مزرعة رياح برية جديدة، غير مدعومة	$0.027 to $0.073	بيانات السوق، Lazard LCOE+ 2024
مزرعة رياح بحرية جديدة	$0.074 to $0.139	بيانات السوق، لازارد 2024
محطة ذروة الغاز	$0.110 to $0.228	بيانات السوق، لازارد 2024
الطاقة الشمسية على سطح المبنى، معيارنا	0.19 دولار	نموذجنا الجدار المروحي؛ السطح التجاري $0.09 to $0.20 في لازارد، 2026
محطة استهداف SkySails KYO 450 كيلووات	أقل من 10 سنتات	هدف الجهة المصنعة، لم يقدم بعد
طراز Makani M600	لم ينشر	كتب الفريق أنه من “غير الواضح” ما إذا كان هذا النظام يمكن أن يبلغ LCOE تنافسية مع التوربينات التقليدية.

تقرير (ماكاني) يشير إلى أن كل من يحمل صاروخاً ينبغي أن يجيب وبالنسبة لمزرعة رياح على الشاطئ، فإن العنفة ذاتها تمثل أقل من نصف تكلفة الطاقة؛ أما الباقي فتشكله الطرق والأسس والكابلات والربط بالشبكة والتركيب والتشغيل والتمويل. في الخارج، هذه “توازن النظام” تكاليف حوالي 52٪ من المجموع (ماكاني، 2020). وبالتالي فإن توفير 90% من الصلب المستخدم في البرج لا يخفض سعر الكهرباء بنسبة 90%. لتغلب على الرياح البرية عند $0.03 to $ 0.07، يجب أن تتناسب الطائرة الورقية أيضا مع التوافر المرتفع للعنفة، وعمر تصميمها لمدة 25 عاما وصيانتها المنخفضة. وبالمقارنة مع معيارنا المرجعي للمباني البالغ 0.19 دولار لكل كيلووات/ساعة، فإن المعيار أدنى، ولكن الطائرات الورقية لا تتناسب مع المباني: فهي تحتاج إلى مئات الأمتار من الأرض أو البحر النقية.

حيث يمكنها الفوز، وحيث لا تستطيع

ويمكن أن يفوز:

• الشبكات النائية والجزرية :: التي تعمل بالديزل المستورد، وغالباً ما تكون أسعار الكهرباء فيها عدة أضعاف أسعارها في البر الرئيسي، حيث يكون من الصعب شحن العنفات وتركيبها ويكون من السهل إقامة محطة أرضية محمولة على حاويات.
• السلطة المؤقتة: مواقع البناء، الإغاثة في حالات الكوارث، المخيمات العسكرية والبحثية، الأحداث التي لا يمكن فيها بناء توربينة لعدة أشهر.
• Deep water offshore, in the long run, where a light floating ground station might cost far less than a floating turbine. هذه هي الجائزة التي اختبرتها شركة ماكاني وشيل في النرويج، وهي لا تزال غير مثبتة.
• المواقع التي توجد بها رياح قوية في الأعلى ولكن الرياح الضعيفة على ارتفاع المحور، مثلا فوق التضاريس الوعرة، حيث يكون ارتفاع الطائرة الورقية هو الأكثر أهمية.

لا يمكن أن يفوز:

• في المدن أو على المباني. وعرض محيط الطيران مئات الأمتار.
• ضد الرياح الساحلية في المواقع الجيدة, اليوم إن التوربينات ناضجة، وقابلة للاستخدام المصرفي، ورخيصة؛ ويتعين على التكنولوجيا الجديدة أن تثبت موثوقيتها لمدة عشرين عاماً قبل أن يعاملها المقرضون بنفس الطريقة.
• بالقرب من المطارات والمجال الجوي المزدحمأو حيثما يتعذر إخلاء الأرض الواقعة تحت مسار الطيران.

ما هو مؤكد وممكن ومقبول

أثبتت: وهناك عدة أدلة على أن الطائرات الورقية يمكن أن تنتج الطاقة الكهربائية، بما في ذلك قانون القوة للطيران باتجاه الرياح المعاكسة (لويد، 1980)، الذي تأكد في العديد من تجارب الطيران؛ وأن الأجنحة المثبتة يمكن أن تولد الكهرباء بشكل مستقل لساعات، مع دورات ضخ ودوارات على متنها؛ وأن الطائرة M600 تنتج أفضل متوسط لعشر دقائق قدره 196 كيلووات؛ وأن الطائرات الورقية الأرضية التي تتراوح قوتها بين 100 و200 كيلووات يمكن إطلاقها والطيران بها وهبوطها من محطة بحجم حاوية؛ وأن سرعات الرياح وكثافات القوة ترتفع مع ارتفاع مستوى سطح البحر في المتوسط.

معقول: )ب( أن النظم اﻷرضية للتوليد التي تبلغ قدرتها بضع مئات من الكيلووات يمكن أن تصل إلى درجة عالية من التوافر في المواقع النائية؛ وأن استخدام المواد لكل كيلوواط أقل كثيرا مما هو عليه بالنسبة للعنفات؛ وأن الطائرات الورقية العائمة البحرية قد تحتاج إلى منصات أخف وزنا بكثير؛ وأن النظم المحمولة جوا تنتج ساعات من الناتج المفيد سنويا أكثر من توربينة في الموقع نفسه ﻷنها تصل إلى رياح أكثر استقرارا.

المضاربة: تكلفة الكيلووات/ساعة تنافسية مع الرياح البرية؛ طائرات ورقية بحجم ميغاواط؛ مزارع من العديد من الطائرات الورقية التي تحلق على مقربة من بعضها البعض دون تداخل؛ مدة عمر طويلة قدرها عشرين سنة للطائرات الورقية، والحبال والطبول؛ أطر للتأمين وإصدار الشهادات مماثلة لتلك الخاصة بالتربينات.

أسئلة البحث المفتوحة

• إلى أي مدى يمكن التعويل على نظام إطلاق وهبوط مستقل تماماً قياساً على آلاف الدورات في طقس معتدل؟
• ما هو غلة الطاقة السنوية الحقيقية ما هي قيمة الطاقة التي تنتجها وحدة في موقع معروف، مقيسة بصورة مستقلة على مدار سنة كاملة، وكيف تقارن بالعنفة المجاورة لها؟
• كم من الوقت حبال وطيور طائرة من القماش :: ما هي المدة التي تدوم فيها تحت التحميل الدوري والأشعة فوق البنفسجية، وكيف يتم الكشف عن البلى قبل الفشل؟
• كم يمكن أن تكون الطائرات الورقية قريبة؟ في مزرعةوكم يخسرون في أعقاب بعضهم البعض؟
• ماذا قواعد المجال الجوي هل من المعقول أن تكون الأجنحة مقيدة، وكيف ينبغي للطائرات إضاءة الطائرات الورقية وكشفها؟
• ماذا تفعل الطائرات الورقية الطيور والخفافيش? ولا توجد بيانات ميدانية تقريبا، وقد يختلف الرد بالنسبة للطائرات الورقية البطيئة والأجنحة الصلبة السريعة.
• يمكن محطات أرضية عائمة في عرض البحر كيف يمكننا البقاء على قيد الحياة في العواصف بتكلفة تتجاوز تكلفة التوربينات العائمة؟

ما يحتاجه النموذج الأولي العامل

الأخبار الجيدة بالنسبة لفريق صغير هي أن طائرة ورقية مضخة يمكن اختبارها على نطاق متواضع، والفيزياء تتراوح بطريقة يمكن التنبؤ بها مع مساحة الجناح.

المرحلة	العمل	القرار الذي يمكِّنه	التكلفة الإجمالية	الوقت
0. Desk study	نموذج لويد والدورة للموقع المستهدف، باستخدام الأدوات المفتوحة وشفرة ماكاني المنشورة؛ بيانات الرياح على مسافة تتراوح بين 100 و 500 متر من حملة ليدار أو إعادة تحليل	هل الرياح في الموقع على ارتفاع يستحق ذلك؟	$10k to $30 ألف	2 to 3 months
1- اختبار القوة	طائرة ورقية مساحتها 10 إلى 20 مترا مربعا على حبل ورافعة مزودة بأجهزة خلايا تحميل، تُطير يدويا ثم بالطيار الآلي	قوة الربط ومنحنى القوة المقاسان مقابل لويد	$30k to $80 ألف	6 أشهر
2- نموذج العمل	محطة أرضية من 10 إلى 30 كيلووات: طبل، مولِّد محرك، إلكترونيات قوة، طيار آلي؛ سجلات الطاقة الصادرة والمدخلة لكل دورة	صافي الكيلووات/ساعة المقيسة في اليوم والدورات الآلية بدون مقود	$150k to $400 ألف	12 شهرا
3 - المشروع التجريبي	وحدة من فئة 100 كيلووات في موقع ناء أو مؤقت، مع إنتاج وتوافر محسوبين لسنة كاملة، مع رصد الحياة البرية	العائد السنوي الحقيقي، التكلفة لكل كيلووات ساعة، الصيانة	$1M to $3M المعدات المملوكة للوحدات	18 إلى 24 شهرا

A working model, for this page, means phase 2: a ground station that runs complete pumping cycles and puts metered net energy into a battery or the grid, with every cycle logged. إن طائرة ورقية تسحب حبلاً بشدّة ليست محطة لتوليد الطاقة بعد.

من نحتاجه

• مهندسو مراقبة الطيران :: ذو خبرة في الطائرات بدون طيار أو الطائرات الورقية المستقلة: يشكل الإقلاع والهبوط ومعالجة الأخطاء معظم العمل.
• Aerodynamicists لتصميم الطائرات الورقية والجناح، بما في ذلك سحب الرباط والهياكل المرنة.
• مهندسو الكترونيات الطاقة والمحركات )ب( توفير الطاقة الكهربائية لمولدات الرافعة، وتخزين الطاقة لمرحلة اﻻنحدار، والتوصيل بالشبكة.
• مهندسو مواد لاختبار الحبال والأقمشة والتعب.
• Meteorologists with lidar experience to measure winds from 50 to 600 m.
• أخصائيو تنظيم الطيران :: تأمين تصاريح الطيران وحجز الأماكن في المجال الجوي.
• علماء البيئة تصميم رصد الطيور والخفافيش.
• موقع مضيف: جزيرة، أو مجتمع محلي ناء، أو محجر، أو مزرعة كبيرة ذات أراض مفتوحة وجيران يدعمونها.

هل لديك فكرة أفضل؟

وقد يكون لبعض أعضاء المؤسسة اتصالات يمكنهم أن يستمعوا إلى دعوة لفكرة قوية في مجال الطاقة. To be pitched, an idea needs a working, real-life model that actually produces power, with its output measured on an instrument, not claimed. وبالنسبة للطائرة الورقية التي تعمل بالطاقة، يعني ذلك محطة أرضية تكمل دورات الضخ بنفسها وتسجل صافي الطاقة التي تنتجها. والأفكار الورقية موضع ترحيب أيضاً: فإذا كانت الفيزياء والأرقام متينة، يمكننا نشرها هنا على الموقع الشبكي. ولكن جمع رأس المال بدون نموذج عامل أمر صعب للغاية، ولا يوجد هنا وعد بالتمويل أو العائدات أو العرض.

أرسل فكرتك، أو بيانات رحلتك، من خلال نموذج المساهمة: المشكلة التي تحلها، والتحقق الفيزيائي، والناتج المقيس أو المقدر، والتكلفة التقريبية لكل كيلووات ساعة وأرخص اختبار يمكن أن يثبت خطأها. للاطلاع على اتجاهات أخرى، انظر بدائل الطاقة بالمقارنة وبحوثنا المفتوحة الخاصة بنا Fan Wall research.

المصادر

1. لويد، م. (1980). طاقة الرياح الطائرة (لإنتاج الطاقة الريحية على نطاق واسع). مجلة الطاقة 4(3)، 106-111.
2. تكنولوجيات ماكاني (أيلول/سبتمبر 2020). طائرة الطاقة، الجزء الأول: احصاءات اختبارات الطيران ، ونقص أداء طائرة M600 ، والرحلة البحرية FCW-01 وتحليل تكلفة الطاقة . الجزء ثانيا والجزء ثالثا.
3. (إكس)، مصنع القمر Makani: M600، مجموعة الطائرات الورقية للطاقة وإغلاقها في عام 2020.
4. فيرميليون، س.، وكوب، م.، وفاجيانو، ل.، ولوثولد، ر. (2021). الكهرباء في الهواء: رؤى متعمقة من عقدين من البحوث المتقدمة في مجال التحكم واختبارات الطيران التجريبية لنظم الطاقة الريحية المحمولة جواً. اﻻستعراضات السنوية في مجلة Control 52، 330-357.
5. شيروبيني، أ.، بابيني، أ.، فيرتيكي، ر.، فونتانا، م. (2015). نظم الطاقة الريحية المحمولة جوا: استعراض للتكنولوجيات. استعراضات الطاقة المتجددة والمستدامة 51، 1461-1476.
6. ل. آرشر وكالديرا، ك. (2009). تقييم عالمي للطاقة الريحية في المناطق المرتفعة. الطاقة 2(2)، 307-319.
7. ميلر، ل. م.، وغانس، ف.، وكﻻيدون، أ. (2011). طاقة الرياح التيار النفاث كمورد للطاقة المتجددة: قدرة صغيرة، آثار كبيرة. ديناميكيات نظام الأرض 2، 201-212.
8. قوة سكايسيلز. News، بما في ذلك SkyPower100 at Klixbüll (2022)، موريشيوس (2023) وتايوان (2025)؛ بيانات Venyo (PN-14).
9. قوة الطائرات الورقية بيانات التكنولوجيا ونظام فالكون.
10. . (كايتميل) موقع الشركة.
11. قائمة مدن أستراليا “Ampyx Power: company history and bankruptcy, 2022”.
12. لازارد (يونيو 2024). تكاليف الطاقة المتوازنة +، الصيغة 17: الرياح البرية $27 to $73 لكل ميغاواط/ساعة، الرياح البحرية $74 to $139، الذروة في الغاز $110 to $228. وتتضمن طبعة حزيران/يونيه 2026 النطاق التجاري للطاقة الشمسية على الأسطح المستخدمة كنقطة مرجعية.
13. Local Solar System المؤسسة. The Fan Wall: open wind research، لقياس الطاقة الشمسية على الأسطح بـ 0.19 دولار لكل كيلووات ساعة.