(VIDEO) O echipă de ingineri din Germania a început a testa în Irlanda tehnologia zmeielor care produc electricitate la înălţime, pe bază eoliană

Vorbim des în ultimii ani despre noi şi noi parcuri cu turbine eoliene, aceste turbine fiind într-o dezvoltare atât de vertiginoasă, încât în ultimul an, spre exemplu, au fost marcate recorduri noi mondial aproape în fiecare lună, la diametrul elicelor, la puterea acestora, care a ajuns până la 16 MW, sau la cantitatea de electricitate produsă în 24 ore, care a ajuns până la 384,1 GWh! Dar de câţiva ani încoace există câteva echipe în lume care propun şi soluţii suplimentare de a capta energia eoliană, la înălţimi şi mai mari, acolo unde ea e mai puternică şi mai constantă.

La câteva sute de metri altitudine, spre exemplu 500-600 metri, aproape peste tot în lume vânturile suflă cu mult mai puternic decât la altitudine mai joasă. Prin urmare, teoretic, captarea vântului de acolo ar da un randament mult mai mare.

Foto: Viteza vânturilor la altitudine înaltă şi joasă

Tocmai de asta chinezii instalează mult turbine la altitudini mari, în munţi, deşi şi acolo pot exista variaţii în funcţie de relief. Dar unde relieful a mai plat, construirea unei turbine de 500-600 metri înălţime nu e o soluţie, pentru că braţul ei devine prea lung şi ea devine vulnerabilă la rupturi, ori ar costa prea mult construcţia care să reziste acestor forţe. Aşa că de mai bine de zece ani, inginerii propun diverse soluţii, undele din care au fost abandonate între timp — turbine eoliene puse pe fuzelaje gonflabile sau drone care să fie ţinute legate în aer la altitudine mare, şi unde elicele ar fi învârtite de vânt şi ar genera electricitate. În ultimul timp, însă, dronele de la capătul funiei au fost înlocuite cu... zmeie.

E vorba de banalele zmeie cu care se joacă adeseori copiii, lansându-le în aer. Există o forţă care le ridică în sus, şi cu cât mai sus urcă, cu atât mai mare e forţa vântului.

Ei bine, în Germania există cel puţin două echipe, două companii, care dezvoltă această tehnologie, iar acum una din ele a primit primul contract major în Irlanda, prin care poate testa în viaţa reală ceea ce spune că funcţionează teoretic şi în testele lor proprii, producând electricitate cu ajutorul zmeielor.

Foto: Echipa de ingineri germani care vor testa noua tehnologie în Irlanda

Cum funcţionează totul? Un zmeu mult mai mare, de mărime apropiată a unui deltaplan, e legat cu o frânghie flexibilă de un mosor, efectiv, pe care această funie e învârtită. Acel mosor e ataşat de un motor electric, care poate funcţiona cu rol de generator sau de propulsie. Zmeul e lansat în aer şi vântul îl trage în sus, iar zmeul trage funia de după el, învârtind mosorul în procesul întinderii funiei. Această forţă devine cea generatoare de electricitate, energia fiind stocată într-o baterie alăturată, iar tot utilajul încăpând într-un container mic.

Foto: Motorul cu generator electric

Ei bine, la un moment dat zmeul ajunge sus, de tot, pe la 400 metri altitudine, iar frânghia ajunge întinsă la maxim, cu mosorul gol. În acel moment, mecanismul dirijează braţul în poziţie verticală şi acelaşi motor al mosorului îl trage înapoi, consumând mai puţină energie decât a produs la întindere, datorită unghiului vertical şi timpului mai rapid de învârtire. Când ajunge strâns aproape complet, braţul se direcţionează din nou în direcţia vântului şi eliberează din nou zmeul, ciclul fiind reluat.

Astfel, inginerii de la Kitpower, care au fost lăsaţi acum să-şi demonstreze tehnologia în Irlanda, în colaborare cu cel mai mare operator de parcuri eoliene din regiune, de peste 2 GW putere instalată, spun că un singur zmeu cu un generator instalat are 100 kW. El nu produce energie decât în faza de extindere şi ridicare în sus a zmeului, consumând parţial energia în faza de retragere. Inginerii spun că întregul ciclu durează 100 secunde, din care 80 sunt pentru extindere şi producţie de electricitate, iar 20 pentru retragere şi consum de electricitate.

Inginerii nu dau un randament final în condiţii meteo variabile, pe oră sau pe zi, a tehnologiei lor, spunând doar că ea funcţionează 24 ore din 24 şi anunţând cifre în condiţii idealiste. Aflăm, astfel, că energia consumată la retragere, învingând vântul, va fi de 20 kW putere, ceea ce în timp de 20 secunde înseamnă 0,111 kWh de energie consumaţi. În faza de extindere energia generată, în condiţii ideale probabil, ajunge la 130 kW, ceea ce, în 80 secunde, înseamnă 2,889 kWh de electricitate generată la o extindere de zmeu. Conform acestor cifre, înseamnă că energia netă la un ciclu ar fi de 2,899-0,111=2,778 kWh. Într-o oră, se conţin 36 de cicluri a câte 100 secunde, ceea ce înseamnă 100,008 kWh generaţi, de aici venind şi puterea anunţată de 100 kW a instalaţiei. Deci, vorbim de deja de puterea netă efectivă în condiţii de vânt bun. Asta înseamnă totodată 2,4 MWh de energie generată pe zi şi maxim 876 MWh de electricitate generată într-un an, dacă tot anul împrejur ar exista vânt, timp de 365 zile. Inginerii, însă, anunţă 450 MWh drept cifră de producţie anuală a unui zmeu, deci putem deduce că ei estimează un randament global de 51,4%, dacă se iau în calcul condiţii variabile de vânt.

La 100 kW putere instalată, asta ar însemna că ar fi nevoie de 60 de asemenea zmeie şi generatoare ca să echivaleze o turbină de uscat modernă de 6 MW, iar la randamentul estimat mai sus ele ar fi aproape echivalente, poate cu puţin în avantajul zmeielor. Totuşi, 60 de asemenea cutii plasate pe pământ n-ar putea fi puse foarte aproape, pentru a evita riscul încâlcirii lor, iar asta înseamnă foarte mult spaţiu ocupat.

Cei de la Kiteower spun că ei folosesc cu 90% mai puţine materiale decât la o turbină eoliană, dar nu e clar dacă ei compară 60 de utilaje de-a lor cu o turbină sau doar unul, pentru că o comparaţie corectă ar fi cea raportată la puterea şi electricitatea generată. Deşi pare puţin probabil la prima vedere, văzând cifrele şi principiul de mai sus, inginerii de la Kitepower spun că în final tehnologia lor dă un randament de preţ şi energie rezultată mai mare decât turbinele eoliene actuale.

Ei bine, faptul că un mare operator de turbine eoliene le-a permis inginerilor şi le-a şi acoperit costurile pentru o testare de viaţă reală va fi cea mai bună demonstraţie dacă această tehnologie este viabilă sau nu.

Pentru că dacă este, tot operatorii de turbine vor fi cei care vor fi interesaţi să o implementeze, având deja experienţa energiei eoliene, şi completând-o cu un alt tip de generare.

Vezi mai jos şi un video publicat anterior de ingineri, prin care ei demonstrau principiul de funcţionare a tehnologiei lor.