Disa gjuhë në këtë faqe mund të jenë përkthyer automatikisht dhe mund të përmbajnë gabime. Ndihmo të përmirësohet Lexo origjinalin në anglisht
Një fotografi nate me ekspozim të gjatë e një zjarre të fuqishme që tërheq dritën e gjurmës duke bërë tetë harqe dhe një hark të gjatë kthimi mbi një stacion tokësor.
Iniciativa e Gjelbër · Alternativa të energjisë

Energjia e zjarreve: era në ajër

Higher winds are stronger and steadier, and a kite needs no tower. Google's Makani spent thirteen years on the idea and published everything it learned. Here is what the physics promises, what flight tests actually measured, and what it would take to prove the rest.

Rschmehl / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0)

Shiko një turbinë moderne ere dhe shumica e asaj që sheh nuk është pjesa që prodhon energji. Kulla, themelet dhe gjysma e brendshme e shpatave janë atje për të mbajtur majat e shpejtë të lëvizjes së shpatave në erë. Kokat shkelmojnë pjesën e jashtme të rotorit me shpejtësi rreth 80 metra për sekondë, dhe kjo është ku shumica e energjisë kapet. Energjia e erës në ajër bën një pyetje të thjeshtë: Po sikur të mbanim vetëm pjesën që lëviz shpejt, ta fluturojmë atë me litar dhe ta lëmë të ngjitet atje ku era është më e fortë?

Fotografia e sipërme është një përgjigje e vizatuar në dritë. Një llambë gjurmuese në një zjarre të fuqishëm rregjistroi një cikël të plotë natën: figura e ngushtë me tetë brinjë që tërheqin lidhësin nga një daulle dhe kthejnë një gjenerator, pastaj një kthim të gjatë e të qetë ndërsa zjarret janë të kthyer prapa. Kjo faqe shpjegon se si funksionon, çfarë ka arritur dhe pse, pas njëzet vjet përpjekje serioze, asnjë sistem i erës ajrore nuk ka shitur ende elektricitet në shkallë. **Versioni i shkurtër: fizika është e mirë dhe kursimi i materialeve është i vërtetë, por mbajtja e një makine fluturuese të sigurtë dhe duke punuar për njëzet vjet, pa mbikqyrje, në çdo kohë, është problemi i pazgjidhur. Askush nuk ka botuar një vit të prodhimit të matur në mënyrë të pavarur nga një njësi komerciale. **

1.5 deri në 2.8xfuqia për m² në erë në 400 m krahasuar me një turbinë 100 m, varet nga toka nën (përllogaritja e ligjit të fuqisë)
196 kWhmesatarisht më i miri për dhjetë minuta fluturuar ndonjëherë nga Makani's 600 kW M600, në 10 deri në 13 m / s erë (Makani, 2020)
696 nga 3,630crosswind loops by the M600 that produced net positive power, over 22.7 hours of crosswind flight
$0.027 to $0.073për kWh: kostoja e fermave të reja tokësore të erës që era ajrore duhet të mposhtë (Lazard, 2024)

Çfarë është

Një sistem i energjisë së erës në ajër ka tre pjesë: një krah që fluturon, një litar që e mban atë dhe një stacion tokësor. Ka dy familje kryesore.

  • Generimi i tokës, “pompimi” ose “jo-jo”. Zjarri fluturon me shpejtësi në erë të kundërt që tërheq fort lidhësin. Lidhja shkulet nga një daulle në tokë, dhe daulla drejton një gjenerator. Kur litar është mjaft e gjatë, zjarret janë drejtuar në një pozicion ku ai tërheq shumë pak dhe është kthyer përsëri, që kushton një pjesë të vogël të energjisë së bërë. SkySails Power, Kitepower dhe Kitemill të gjitha përdorin këtë parim, me zjarre të buta apo fluturues të fortë.
  • Në bord të gjeneratës, “turbina fluturuese”. Një krahu i fortë mban rotorë të vegjël. Në fluturimin e erërave të kundërta rotorët veprojnë si turbina, dhe elektriciteti shkon poshtë një litar përçues. Për ngritje dhe ulje të njëjtat rotorë punojnë si propelerë dhe krahu fluturon si një drone. Ky ishte projekti i Makanit.
Dy diagrame njëra pranë tjetrës: në të majtë një aeroplan me krahë mbi një litar tërheq një gjenerator në tokë; në të djathtë avioni mban gjeneratorët e vet dhe energjia elektrike kalon nëpër litar.
Të dy familjet. Në të majtë, gjeneratori në tokë: krahu e tërheq lidhësin dhe gjeneratori qëndron në tokë. Drejt, në bordin e prodhimit: rotorët në krahun e bën elektricitet dhe një litar përçues e mban atë poshtë. Diagram: Antonello Cherubini, CC BY 4.0

Në të dyja, krahu bën punën e një madhësie turbine: ai lëviz nëpër erë shumë më shpejt se vetë era, dhe nga kjo vjen fuqia.

Si funksionon

Fuqia në erë. Era mban fuqinë nëpërmjet çdo metri katror që përballet me të, e barabartë me ½ ρ v³, ku ρ është dendësia e ajrit (rreth 1.2 kg për metër kub pranë tokës) dhe v është shpejtësia e erës. Kubi ka rëndësi: dyfishoni shpejtësinë e erës dhe fuqia rritet tetë herë. Në 7 m/s një metër katror mban rreth 210 W; në 10 m/s, rreth 610 W.

Pse ndihmon lartësia. Pranë tokës, fërkimi me tokën, pemët dhe ndërtesat e ngadalësojnë erërat. Një rregull i zakonshëm inxhinierike thotë se shpejtësia rritet me lartësi si v = v_ref × (h / h_ref)^α, ku eksponenti α është rreth 0.10 mbi detin e hapur, 0.14 mbi tokën e hapur bujqësore dhe 0.25 ose më shumë mbi pyje dhe qytete. Merr 7 m/s në një 100 m hub. Në 400 m rregulli jep 8.0 m/s mbi det, 8.5 mbi tokë bujqësore dhe 9.9 mbi tokë të ashpër, kështu që fuqia për metër katror është 1.5, 1.8 dhe 2.8 herë më e lartë. Rregulli është i ashpër: disa qindra metra lart era shpesh sillet ndryshe, me rryma të nivelit të ulët natën dhe shtresa më të qetë gjatë ditës. Megjithatë, drejtimi është i qartë dhe erërat më të qëndrueshme në lartësi duhet gjithashtu të nënkuptojnë më pak orë pa asgjë për të korrur.

Një zjarre i butë i kuq e blu lartë në qiell gri, me një kuti të vogël kontrolli që varet nga vija nën krah.
Një zjarre Kitepower 40 m² me njësi të pezulluar kontrolli, kutinë në vijat nën krah. Photo: Rschmehl, CC BY-SA 4.0

Pse një zjarre mund të kapë kaq shumë. Në vitin 1980 inxhinieri Miles Loyd gjeti se sa fuqi mund të nxjerrë një krahu i lidhur që fluturon në erë (Loyd, 1980). Në gjuhën e thjeshtë: një krah fluturon në erë të kundërt arrin një shpejtësi prej rreth dy të tretave të shpejtësisë së erës herë raporti i saj ngritje-për-rrugë. Me një raport të ngritjes-për-fryrje prej 5 në një erë 10 m/s, që është rreth 33 m/s, ose 120 km/h; Kitepower citon një shpejtësi mesatare fluturimi prej 110 km/h për hajdutin e saj (Kitepower). Sepse forca aerodinamike rritet me katrorin e shpejtësisë, krahu mund të tërheqë më shumë se sa sugjeron madhësia e tij. Maksimumi i Loyd është

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

ku A është zona e krahut, C_L koeficienti i ngritjes dhe C_L / C_D raporti i ngritjes ndaj rrëshqitjes. Faktori pas fuqisë së erës, (4/27) × C_L × (C_L/C_D)², thotë sa metra katror të erës krahu efektivisht fshin për çdo metër katror të zonës së vet. Për një ajër të butë me një koeficient ngritjeje prej 1 dhe një raport ngritje-për-shpejtësi prej 5 është rreth 3.7. Për një krahu të ngurtë me një sistem lift-në-përplasje raporti pranë 9, duke përfshirë litar të përplasjes, mund të jetë 10 deri në 17. Një gjenerator tokësor arrin këtë optimum kur lidhja rrotullohet në një të tretën e shpejtësisë së erës.

Humbjet që Loyd i lë jashtë. Zjarrgërshërat e vërteta nuk fluturojnë drejtpërdrejt në erë të stacionit tokësor, ata fluturojnë në një kënd lartësie, zakonisht 25 deri 35 °. Vetëm pjesa e erës përgjatë lidhës tërheq mbi të, dhe fuqia bie me kub të kosinus i atij këndi: në 30 ° vetëm 65% mbetet. Lidhja shton rezistencë, e cila rritet me gjatësinë e saj. Një zjarre pompimi shpenzon pjesë të çdo cikli që është winched në; Sistemi i Kitepower shpenzon rreth 80% e një cikli 100 sekonda duke gjeneruar deri në 130 kW dhe 20% duke tërhequr rreth 20 kW për të tërhequr zjarre prapa (Kitepower). Pastaj vijnë humbjet e zakonshme të gjeneratorit, kutisë së shpejtësisë dhe konvertorit, dhe energjia që shpenzohet për të mbajtur krahun fluturues në erë të lehtë.

Pse litar është e gjithë historia. Kulla e një turbine duhet të rezistojë shtytjen e plotë të rotorit si moment përkuljeje në bazë, që është pse kullat dhe themelet janë masive. Një litar vetëm mban tension, dhe fibrat si polietileni me peshë molekulare të lartë janë jashtëzakonisht të forta në tension për peshën e tyre. Ky është burimi i pretendimit, të përsëritur nga disa kompani, se sistemet ajrore përdorin deri në 90% më pak material sesa një turbinë e të njëjtit vlerësim. Është e besueshme për vetë makinën; nuk është treguar ende për një central të tërë energjie duke përfshirë hapësirat, themelet për stacionin tokësor dhe lidhjen me rrjetin.

Kufizimet: teorike dhe praktike

Teorikisht. Formula e Loid është një tavan për një krahu të vetëm ideal. Si një turbinë, një zjarre ngadalëson erën që mbledh, dhe zjarret fluturojnë afër së bashku marrin energji nga njëri-tjetri, kështu që një fermë ka nevojë për hapësirë. Ka gjithashtu një limit planetar. Rrjedhat e ajrit në lartësi 10 km duken si burim i madh nëse aplikoni. ½ ρ v³ Por atmosfera e rigjeneron atë lëvizje ngadalë: një analizë e sistemit të Tokës vendosi nxjerrjen maksimale të qëndrueshme nga rrjedhat me rreze në rreth 7.5 TW, rreth 200 herë më pak se vlerësimet e mëparshme, me efekte anësore të mëdha klimatike nëse do t’i afrohej ndonjëherë (Miller, Gans dhe Kleidon, 2011). Askush nuk propozon të fluturojë në 10 km sot; sistemet praktike synojnë 200 deri 700 m. Burimet globale të lartësive të larta nga 500 deri në 12,000 m u hartuan nga 28 vjet të dhëna motre nga Archer dhe Caldeira (2009).

Praktike. Kufizimet që kanë ndaluar aktualisht projektet nuk janë në formulë:

  • Ngjitur dhe ulje. Një turbinë nuk ngrihet kurrë. Një zjarre duhet të niset në erë të lehtë, të zbresë në një rrëshqitje dhe t’i bëjë të dyja mijëra herë në vit pa dëmtim. Makani humbi katër avionë në fluturim, tre prej tyre ndërsa qëndronin, jo gjatë krijimit (Makani, 2020).
  • Kontroll në çdo kohë. Shkurret, turbullirat, akulli, vetëtimat dhe qetësitë e papritur të gjitha kanë nevojë për një përgjigje autonome. Një thyerje e lidhës nuk duhet të vendosë kurrë një zjarre ose një linjë të rëndë diku të rrezikshme.
  • Hapësirë ajrore dhe tokësore. Një zjarre në 400 m mbi një litar 800 m fshin një volum të madh. Autoritetet e aviacionit duhet ta pranojnë atë dhe toka nën zarf fluturimi duhet të ruhet e pastër nga njerëzit dhe rrugët.
  • Vesh. Zjarrët e veshjes degradohen në dritën e diellit, litarët përdoren në tambure dhe shtylla, dhe një sistem duhet të mbijetojë njëzet vjet për të konkurruar me turbinat e projektuara për njëzet e pesë deri tridhjetë.
  • Madhësia. Fuqia e Loyd shkallëzon me zonën e krahut, dhe një krahu i madh është i vështirë për të nisur dhe ulje. M600 i Makanit kishte një krahun 26 m (X); Zjarri më i madh i njoftuar nga SkySails është 450 m² për një njësi 450 kW. Një sistem ajror 5 MW, me madhësinë e një turbine moderne tokësore, është ende në hartimin e tij.
A SkySails Power ground station at Klixbüll: a white container with a high lattice launch mast; far away on its tether a red and white kite flies in a gray sky above green fields.
Prototype SKS PN-14 at Klixbüll, northern Germany, in November 2021. Distanca lëshon dhe kap zjarren; vinçi dhe gjeneratori qëndrojnë në konteiner. Photo: Michael32710, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

Projekte reale, të matur

Fusha ka qenë bujare me rezultate dhe e kursyer me të dhëna afat-gjata. Ja se çfarë mund të kontrollohet.

ProjektiDizajniÇfarë arritiÇfarë ndodhi?
Makani M600 (SHBA, Google X, 2006 deri në 2020)600 kW krahu i fortë, 8 rotorë në bord, 440 m litarë përçues.28.9 orë fluturim autonom, 22.7 orë erë në anën tjetër; cikli më i mirë 290 kW, mesatarja më e mirë dhjetë-minutëshe 196 kW në 10 deri në 13 m / s erë; fluturimi i parë jashtë detit nga një platformë lundruese në Norvegji, gusht 2019Closed 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
SkySails Power (Gjermani)Zjarr të butë deri në 180 m² në një trena tokësore; deri në 200 kW ciklin e fuqisë (PN-14, tani shitet si Venyo)Prototipi në Klixbüll që operon që nga viti 2019 me zjarre deri në 120 m², rekordi më i gjatë i çdo sistemi ajror; një zjarr prej 120 m² fluturon 200 deri në 400 m lart në një litar maksimal prej 800 m në Mauritius nga janari 2023; fluturimi i parë në Tajvan më 1 korrik 2025Njësitë shitëse; kompania citon deri në 760 MWh në vit për njësi në vende të mira, një shifër e prodhuesit, jo një matje e pavarur. Një model 450 kW (KYO) është njoftuar me dorëzimet e para që priten në gjysmën e dytë të vitit 2028.
Kitepower (Hollanda, nga TU Delft)100 m² soft kite, 350 m tether, ground generator in a 6 m containerDeri në 130 kW ndërsa po shpërndahet, rreth 100 s për cikël; pilotë në një vend ndërtimi në Hollandë, në Bellacorick në Irlandë me RWE dhe në ArubaTë shitur si energji e lëvizshme, e përkohshme me zero emetime, për shembull për të zëvendësuar gjeneratorët dizel.
Kitemill (Norvegji)Zjarr fluturues i fortë në një treble të tokësVendi i provimeve në Vanse, Lista, fluturon mbi 350 mZhvillimi vazhdon; nuk ka të dhëna publike afat-gjata
Ampyx Power (Hollanda, 2008 deri më 2022)Planieri i ngurtë autonom në një vinç tokësor; prodhimi i parë i energjisë plotësisht autonom në vitin 2012Prototipat e zhvilluar deri në AP-3Pezullimi i pagesave 19 prill 2022, u shpall falimentues 4 maj 2022 pasi një raund i planifikuar financimi nuk ndodhi

Burime: Makani, The Energy Kite, 2020; X, Makani; SkySails Power; Kitepower; Kitemill; Ampyx Power.

Një fluturues i bardhë me një vijë portokalli dhe blu që qëndron në karton në një uorkshop të ndritshëm, me kompjuterë dhe kuti pajisjesh prapa tij.
AP2, një fluturues i fortë i ndërtuar nga Ampyx Power, në uorkshopin e kompanisë më 2016. Photo: Ampyx Power, CC BY-SA 4.0

Dy fakte në atë tabelë meritojnë vëmendje. Së pari, mesatarja më e mirë dhjetë-minutëshe e Makanit ishte një e treta e fuqisë së saj të vlerësuar dhe vetëm rreth një rreth në pesë prodhonte energji neto, shumica e të tjerëve ishin manovra prove, erëra të lehta dhe fluturim. Së dyti, sistemet më të pjekura sot janë zjarre të buta të prodhimit tokësor prej 100 deri në 200 kW, më shumë se dhjetë herë më të vogla se një turbinë tipike bregdetare, të shitura për vende ku është e vështirë të ndërtohet një turbinë: ishuj, vende të largëta, energji e përkohshme. Një shqyrtim i dy dekadave të testimit të fluturimit arrin në të njëjtën pikëpamje të ekuilibruar: kontrolli ka bërë përparim të dukshëm dhe zgjatja e gjatë, operacioni plotësisht autonom mbetet kufi (Vermillion et al., 2021).

Sa kushton?

Nuk ka çmim tregu për elektricitetin e erës në ajër ende, vetëm parashikime, kështu që të jeni të kujdesshëm me çdo numër këtu.

OpsionetKostoja për kWhGjendja e numrit
Ferma e re bregdetare e erës, pa subvencione$0.027 to $0.073Të dhënat e tregut, Lazard LCOE+ 2024
Ferma e re e erës në det$0.074 to $0.139Të dhënat e tregut, Lazard 2024
Centrali i gazrave$0.110 to $0.228Të dhënat e tregut, Lazard 2024
Sistemi diellor në çati të një ndërtese, standarti ynë$0.19 qendroreModeli ynë Fan Wall; çatia komerciale $0.09 to $0.20 në Lazard, 2026
SkySails KYO 450 kW, objektivnën 10 centObjektivi i prodhuesit, ende nuk është dorëzuar
Makina M600nuk është publikuarEkipi shkruante se është “e paqartë” në se një sistem i tillë mund të arrijë një LCOE konkurrues me turbinat konvencionale.

Raporti i Makanit bën një pikë që çdo zë i erës së ajrit duhet të përgjigjet. Për një fermë ere në tokë, vetë turbina është më pak se gjysma e kostos së energjisë; rrugët, themelet, kabllot, lidhjet e rrjetit, instalimi, funksionimi dhe financat përbëjnë pjesën tjetër. Në det të hapur, këto “balancë të sistemit” kostoja është rreth 52% e totalit (Makani, 2020). Kursimi i 90% të çelikut të kullës nuk e shkurton çmimin e elektricitetit me 90%. Për të mundur erën në tokë në $0.03 to $ 0.07, një hajdut duhet gjithashtu të përshtatet me disponueshmërinë e lartë të turbinës, jetëgjatësinë e saj 25-vjeçare dhe mirëmbajtjen e ulët. Kundër standardit tonë të ndërtimit prej 0.19 $ për kWh, norma është më e ulët, por zjarret nuk i përshtaten ndërtesave: ato kanë nevojë për qindra metra tokë të pastër apo det.

Një konteiner blu me anën e hapur, duke treguar një tambur të madh argjendi të lidhur me litar, që qëndron në një fushë bar.
Kitepower's 100 kW ground station. Lidhja e rrotullohet nga tamburi i madh ndërsa zjarri tërheq, duke kthyer gjeneratorin. Photo: Rschmehl, CC BY-SA 4.0

Ku mund të fitojë, dhe ku nuk mundet.

Mund të fitojë:

  • Rrjeta të largëta dhe ishullorë që punojnë me naftë të importuar, shpesh në disa herë çmimet e elektricitetit kontinentale, ku turbinat janë të vështira për t’u transportuar dhe ngritur dhe një stacion tokësor i konteinerve është i lehtë.
  • Fuqi e përkohshme: vende ndërtimi, ndihma në raste katastrofash, kampe ushtarake dhe kërkimore, ngjarje ku një turbinë nuk mund të ndërtohet për disa muaj.
  • Ujë të thellë në bregdet, në afat të gjatë, ku një stacion i lehtë lundrues tokësor mund të kushtojë shumë më pak se një turbinë lundruese. Ky është çmimi që Makani dhe Shell e provuan në Norvegji, dhe ende nuk është provuar.
  • Site me erëra të forta lart por erëra të dobëta në lartësi të qendrës, për shembull mbi terrenin e ashpër, ku lartësia e një zjarre ka rëndësi më shumë.

Nuk mund të fitojë:

  • Në qytete apo në ndërtesa. Zalli i fluturimit është me qindra metra i gjerë.
  • Kundër erës në tokë në vende të mira, sot. Turbinat janë të pjekura, të financueshme dhe të lira; një teknologji e re duhet të provojë njëzet vjet besueshmërie përpara se kreditorët ta trajtojnë atë në të njëjtën mënyrë.
  • Pranë aeroporteve dhe hapësirës ajrore të zënë, ose ku toka nën rrugën e fluturimit nuk mund të mbahet e pastër.
Një zjarre i kuq dhe blu fluturon lart mbi një qiell të pastër blu në një litar të gjatë të hollë.
Një zjarre 40 m² Kitepower në fluturim mbi ish bazën ajrore detare në Valkenburg, pranë Leiden, në Hollandë. Photo: Rschmehl, CC BY-SA 4.0

Çfarë është e provuar, e besueshme dhe spekulative

Provuar: ligji i fuqisë së fluturimit me erë të kundërt (Loyd, 1980), konfirmuar në shumë teste fluturimi; se krahët e lidhur mund të gjenerojnë elektricitet autonomisht për orë, me cikle pompimi dhe me rotorë në bord; që M600 prodhoi një mesatare më të mirë dhjetë-minutëshe prej 196 kW; se zjarre të buta të tokës-gjenerimit nga 100 deri në 200 kW mund të nisen, fluturojnë dhe zbresin nga një stacion me madhësi konteineri; se shpejtësitë e erës dhe dendësitë e fuqisë rriten me lartësi mesatarisht.

Plausible: që sistemet e prodhimit tokësor të disa qindra kilovat mund të arrijnë disponueshmëri të lartë në vende të largëta; se përdorimi i materialit për kW është shumë më i ulët se sa për turbinat; se zjarret lundruese në det të hapur mund të kenë nevojë për platforma shumë më të lehta; se sistemet ajrore prodhojnë më shumë orë të prodhimit të dobishëm në vit sesa një turbinë në të njëjtin vend sepse ato arrijnë erëra më të qëndrueshme.

Spekulative: një kosto për kWh konkurruese me erën në tokë; zjarre megavat-shkallë; ferma të shumta zjarre fluturojnë afër njëri tjetrit pa ndërhyrje; jetëgjatësia prej njëzet vjetësh për zjarre, litarë dhe tambure; sigurime dhe kuadri i certifikimit krahasueshme me ato për turbinat.

Hap pyetje kërkimi

  • Sa e besueshëm mund të jetë? tërësisht autonome lëvizje dhe ulje të bëhen, të matur mbi mijëra cikle në motin e stuhishëm?
  • Çfarë është prodhim real vjetor i energjisë e një njësie në një vend të njohur, e matur në mënyrë të pavarur për një vit të tërë, dhe si krahasohet me një turbinë pranë saj?
  • Sa kohë? Litarë dhe rroba të tjera. si zgjat nën ngarkimin ciklik dhe dritën ultraviolete, dhe si zbulohet shkaterrimi para dështimit?
  • Sa afër mund të jenë zjarret? e vendosur në një fermë, dhe sa humbin ata në gjurmët e njëri-tjetrit?
  • Çfarë? Rregullat e hapësirës ajrore ka kuptim për krahët e lidhur, dhe si duhet të ndriçohen dhe zbulohen nga avionët?
  • Çfarë bëjnë zjarret me Zogjtë dhe lakuriqet? Nuk ka pothuajse asnjë të dhënë fushë, dhe përgjigja mund të jetë e ndryshme për zjarre të ngadalshme të buta dhe krahët e shpejta të ngurta.
  • Mund të stacione tokësore lundruese në det të hapur t’i mbijetojnë stuhive me një kosto që mund të mposht turbinat lundruese?
Një hartë e simuluar e shpejtësisë së erës të parë nga lart, me 25 simbole zjarre në pesë rreshta dhe vija më të errta, më të ngadalshme të ajrit që zgjaten në erë.
Një simulim kompjuterik i një ferme me 25 zjarre në pesë rreshta, me 10 MW për km². Ngjyrat më të errta janë erëra më të ngadalshme: çdo rresht lë ajrin më të ngadalshëm për atë tjetër. Në fermën e prodhimit të tokës të këtij studimi rreshti i fundit humbi deri në 17% të fuqisë së tij, dhe e gjithë ferma bëri 82.5% të prodhimit ideal të saj. Figura: Haas et al. Figure: Haas et al. (2022), Wind Energy Science, CC BY 4.0

Çfarë do të duhej një prototip pune

Lajmi i mirë për një ekip të vogël është se një zjarre pompash mund të testohet në shkallë modeste, dhe fizika e shkallezon atë në mënyrë të parashikueshme me zonën e krahut.

FazaPunëVendimi që e lejonKostoja e përgjithshmeOra
0. Studimi i tavolinësLoyd dhe cikli model për site-in e synuar, duke përdorur mjetet e hapura dhe kodin e publikuar të Makanit; të dhënat e erës në 100 deri 500 m nga një fushatë lidar ose rianalizimA ia vlen kjo erë në lartësi?$10k to $30k2 deri në 3 muaj
1. Force testNjë zjarre 10 deri në 20 m² mbi një litar dhe vinç me qeliza ngarkuese, fluturuar manualisht pastaj me autopilotForca e matuar dhe kurva e fuqisë kundër Loyd$30k to $80k6 muaj
2. Working modelNjë stacion tokësor 10 deri në 30 kW: tambur, motor-gjenerator, elektronikë fuqie, autopilot; energjia e regjistruar jashtë dhe brenda për çdo cikëlNeto kWh të matur për ditë dhe cikle automatike pa pilot$150k to $400k12 muaj
3. PilotNjë njësi 100-kW në një vend të largët ose të përkohshëm, një vit i plotë me prodhim dhe disponueshmëri të matur, me mbikqyrje të jetës së egërReale vjetore të prodhimit, koston për kWh, mirëmbajtje$1M to $3M18 deri në 24 muaj

A-M_BAR_Gjermanisht model në punë, për këtë faqe, do të thotë faza 2: një stacion tokësor që kryen ciklet e plotë të pompimit dhe vë energjinë e matur në bateri ose në rrjet, me çdo cikël të regjistruar. Një zjarre që tërheq fort në një litar nuk është ende një central elektrik.

Kush na duhet?

  • Inxhinier i kontrollit të fluturimit me përvojë në avionët pa pilot apo zjarret autonome: ngritja, ulja dhe trajtimi i gabimit janë shumica e punës.
  • Aerodinamicists për dizajnin e harkut dhe krahut, duke përfshirë rrëshqitjen e lidhësve dhe strukturat fleksibël.
  • Inxhinier i energjisë elektronike dhe të shtytjes për motorin e gjeneratorit të vinçës, ruajtjen e energjisë për fazën e rrotullimit dhe lidhjen me rrjetin.
  • Inxhinierë materialesh për litarë, rroba dhe prova lodhjeje.
  • Meteorologët me përvojë lidar për të matur erërat nga 50 në 600 m.
  • Specialistët e rregullimit të aviacionit për të siguruar lejet e fluturimit dhe rezervat e hapësirës ajrore.
  • Ekologjistët për të projektuar monitorimin e zogjve dhe lakuriqëve.
  • Një vend mikpritës: një ishull, një komunitet i largët, një gurire apo një fermë e madhe me tokë të hapur dhe fqinjë mbështetës.

Ke ide më të mirë?

Disa anëtarë të Fondacionit mund të kenë kontakte që mund të dëgjojnë një propozim për një ide të fortë energjie. Për të qenë e vendosur, një ide ka nevojë për që punon, model i jetës reale që në fakt prodhon energji, me prodhimin e saj të matur në një instrument, nuk pretendohet. Për një zjarre energjie që do të thotë një stacion tokësor i cili kompleton ciklet e pompimit në vetvete dhe regjistron energjinë neto që ofron. Idetë e letres janë të mirëpritura gjithashtu: nëse fizika dhe numrat janë të qëndrueshëm, ne mund t’i publikojmë ato këtu në faqen në internet. Por mbledhja e kapitalit pa një model pune është shumë e vështirë dhe asgjë këtu nuk është premtim i financimit, kthimit apo paraqitjeve.

Dërgoni idenë tuaj, ose të dhënat e fluturimit tuaj, nëpërmjet formës së kontributit: problemi që zgjidhet, kontrolli fizik, prodhimi i matur apo i vlerësuar, një kosto për kWh dhe testi më i lirë që mund ta provojë gabimin. Për drejtime të tjera, shikoni energji alternativet krahasuar dhe vetë të hapur Fan Wall kërkim.

Burimet

  1. Lojdi, M.L. (1980). Fuqia e erërave të përbashkëta (për prodhimin e energjisë së erës në shkallë të madhe). Journal of Energy 4(3), 106-111.
  2. Makani Technologies (September 2020). The Energy Kite, Part I: statistics of flight test, the M600 performance shortfall, the FCW-01 offshore flight and a cost-of-energy analysis. Pjesët II dhe III.
  3. X, fabrika e gjuajtjes në hënë. Makina: M600, Koleksioni i Energjisë së Zjarrit dhe mbyllja në vitin 2020.
  4. Vermillion, C., Cobb, M., Fagiano, L., Leuthold, R. et al. (2021). Elektriciteti në ajër: perceptime nga dy dekada të kërkimit të avancuar të kontrollit dhe testeve eksperimentale të fluturimit të sistemeve të energjisë së erës. Revizioni vjetor në Kontroll 52, 330-357.
  5. (Anglisht) ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z (2015). Sistemet e energjisë së erës të transportuara në ajër: një shqyrtim i teknologjive. Revizioni i energjisë së ripërtëritshme dhe të qëndrueshme 51, 1461-1476.
  6. Archer, C.L. dhe Caldeira, K. (2009). Vlerësimi global i energjisë së erës në lartësi të larta. Energies 2(2), 307-319.
  7. Miller, L.M., Gans, F. dhe Kleidon, A. (2011). Jet stream power of wind as a renewable energy resource: little power, big impacts. Sistemi Dinamik Tokësor 2, 201-212.
  8. SkySails Power. News, duke përfshirë SkyPower100 në Klixbüll (2022), Mauritius (2023) dhe Taiwan (2025); Venyo (PN-14) të dhënat.
  9. Fuqia e zjarrit. Teknologji dhe të dhënat e sistemit Falcon.
  10. Fuqia e Ampyx: Histori e kompanisë dhe falimentimi, 2022.
  11. Lazard (Qershor 2024). Kostoja e Energjisë së Niveluar+, versioni 17: era bregdetare $27 to $73 për MWh, era offshore $74 to $139, pika e gazit $110 to $228. Edicioni i qershorit 2026 jep gamën komerciale të çatisë diellore të përdorur si standarti ynë.
  12. The Local Solar System Foundation. The Fan Wall: open wind research, për një çmimin e 0.19 $ për kWh të paneleve diellore në çati.
  13. Haas, T., De Schutter, J., Diehl, M. dhe Meyers, J. (2022). Simulimi i madh-turbulencës i fermave të energjisë së erës në ajër. Shkenca e Energjisë së Erës 7, 1093-1135.