Ветровые турбины являются ядром ветроэнергетики, охватывая очень значимые, участки земли. Лопасти, обычно размещены на высоте около 100 метров над землей. Высоко? Да, но все же, скорость ветра на этой высоте не так велика, как на высотах в 6 000 — 15 000 метров над уровнем земли. Чем выше мы поднимаемся, тем огромную скорость имеет ветер и тем паче постоянны воздушные потоки. На этой высоте, скорость ветра превосходит показатель в 92 километра в час, а иногда добивается отметки в 400 км в час!

Исследователи нашли, что более подходящие регионы для сбора ветровой энергии сосредоточены в восточной части Соединенных Штатов и в Восточной Азии, в том числе, в таких городках как Токио, New-york, Сан-Паулу, Сеул, Мехико. А в Нью-Йорке, сосредоточены более плотные ветровые потоки — ветра там резвее, чем в любом другом городке США.

Высотные струйные течения

Обычная ветроэнергетика сталкивается с обилием препятствий, таких как непостоянство скорости ветра, требования к земляным участкам и противодействие местных обитателей. Высотная ветроэнергетика имеет большой, длительный потенциал, но сталкивается с различными инженерными и нормативными неуввязками. Исследователям еще предстоит узнать, как неопасно подвесить ветровые турбины на высоте 10-ов тыщ метров от земли, как держать их в воздухе в течение долгого периода времени при сильных ветрах, и как избежать обоюдных помех для авиации.

И хотя, предстоит разрешить огромное количество проблем, высотная энергия ветра может в итоге стать более обычным и дешевеньким методом извлекать энергию из ветра, ежели развитие классической ветроэнергетики. Такая ситуация может появиться по той причине, что не будет никакой необходимости в циклопических железных и бетонных башнях либо в поворотном механизме, который переориентирует стандартные ветровые турбины по мере конфигурации направления ветра.

Высотная энергия ветра может стать самым дешевеньким источником энергии в мире. А в масштабах всего мира, высотная ветроэнергетика сумеет обеспечить потребности всей планетки, владея низкими затратами, используя особые системы захвата ветра, которые будут парить на высотах, где сила ветра намного выше, чем она есть на уровне земли. Высокоэнергетические потоки ветров, находятся на высотах, далековато над нами, и недостаточно башен высотой всего несколько сотен метров, которыми владеют традиционные ветровые турбины.

Австралийский ученый Брайан Робертс уже издавна убежден в том, что энергия ветра на большой высоте может быть захвачена и применена. Он решил обосновать это, и уже издавна показал, что разработка “Летающих Электрогенераторов” (Flying Electric Generator — FEG) работает на практике и должна работать на огромных высотах. Брайан Робертс со своими сотрудниками уже показали, что Летающие Электрогенераторы могут отлично производить электричество на малых высотах, но при сильных порывах ветрах.

Рендер Летающего Электрогенератора

В стремлении извлечь пользу из высотных ветров, компания Altaeros Energies разработала плавающую ветряную турбину — нечто среднее меж обычным ветряком и дирижаблем. После ряда удачных тестов, команда Altaeros уверена, что этот новый левитирующий ветряк станет жизнестойкий вариантом получения незапятанной энергии для отдаленных деревень либо военных объектов.

Конструкция высотной ветряной турбины Altaeros достаточно ординарна. Надувная оболочка, заполненная гелием поднимает его на огромную высоту, где ветры еще посильнее, ежели чем на уровне земли. Высотные турбины удерживаются при помощи массивных тросов, при помощи которых эл
ектроэнергия, вырабатываемая турбиной проследует назад на землю. Макет произвел в более чем дважды больше энергии на значимой высоте, чем это сделал бы обыденный ветряк на обычной мачте. Ветровая турбина, которая плавает в верхних слоях атмосферы производит сильно мало шума, а в случае, если ей пригодится сервис, ее можно просто спустить на землю для ремонта.

Демонстрация работы высотной ветряной турбины Altaeros Energies

Компания Makani Power разработала высотную ветровую турбину, которая на самом деле является большущим кайтом, который будет в состоянии использовать больший энергетический потенциал от ветров на огромных высотах. Makani Power (Makani по гавайски значит “ветер”) является одной из нескольких компаний, которые разрабатывают кайты для захвата ветра высоко над землей.

Этот кайт представляет собой 30-метровое крыло из углеродного волокна, на котором установлены ветровые турбины. Оно способно летать на высоте меж 250 и 600 метров над землей и генерировать 600 кВт энергии. Приобретенная энергия передается в электросети через длиннющий трос, ведущей вниз к земле либо к морским буям. Кайт будет летать петляя под прямым углом к ветру, имитируя путь крутящихся лопастей турбины, в то время как направляющие на крыле будут управлять траекторией полета. Кстати, эту компанию посреди 2013 года заполучил гигант Гугл, для собственного подразделения Гугл X, которое практикуется на инноваторских проектах.

Демонстрация стопроцентно автономного полета высотной ветровой турбины Makani Power

Стартап KiteGen из Турина имеет подход, который отличается от обыденных способов извлечения энергии из ветра — производить электроэнергию на большой высоте, а потом переправлять еще при помощи тросов на землю. Подход Kite Gen состоит в том, чтоб бросить все генерирующее оборудование на земле, сберегая вес в воздушной части конструкции, и заместо этого передавать физическую тягу кручения по тросу от кайта на землю для следующей выработки электроэнергии.

Чтоб пользоваться увеличенной кинетической энергией высотной ветровой энергетики, проект KiteGen начинает с конструктивного конфигурации точки зрения на механизм работы ветряных турбин. Проект не употребляет статические ветряные фермы, которые употребляются для традиционной ветроэнергетики, но заместо этого он употребляет легкие, оживленные и умные технологии.

Чтоб извлечь энергию от ветра на высоте около 900 метров, энерго кайты изготовлены полужесткими и автоматом пилотируемыми. Все тяжелое оборудование для производства электроэнергии находится на земле. Для соединения воздушной и наземной систем, высокоустойчивые тросы передают тягу кайтов, сразу с этим контролируя их направление и угол, относительно ветра.

Очевидное преимущество технологии KiteGen зрительно можно узреть на иллюстрации выше. Основная концепция сравнима с механизмом работы ветровой турбины, чьи более действенные части лопастей (отмечены красноватым) встречаются с самым сильным ветром. Но с технологией KiteGen, условная лопасть крутится только по линии движения, где проходят более резвые воздушные потоки, в то время как генератор остается на земле. Приобретенная структура и базисная часть еще легче и дешевле обычных решений. Не считая того, рабочая высота может быть скорректирована в согласовании с текущими ветровыми критериями.

Тестовый пуск KiteGen

Компания Joby Energy разрабатывает высотную ветровую турбину, которая будет работать на очень огромных высотах. Их многокрылая конструкция поддерживает установку целого массива турбин. Турбины подключены к мотор-генераторам, которые создают тягу во время взлета и создание энергии в процессе полета перпендикулярно ветру. Ориентация в полете поддерживается за с
чет динамической компьютерной системы, которая управляет аэродинамическими поверхностями на крыльях и дифференциально держит под контролем скорость вращения ротора. Армированный композитный трос передает электроэнергию и держит систему над землей. Высочайшая избыточность конструкции массива турбин, позволяет даже в случае отказа нескольких частей, оставаться в воздухе.

Для пуска на турбины подается питание, которое позволяет совершить вертикальный взлет. По достижении рабочей высоты, система употребляет силу ветра, чтоб летать по радиальный линии движения. Сильные скорости бокового ветра, в итоге дают турбинам крутиться на больших скоростях, устраняя необходимость в редукторах и других методах увеличения эффективности. Энергия передается на землю при помощи электронного троса. Во время редчайших периодов низкой ветряной активности, на турбины подается электричество и конструкция неопасно сажается на землю.

Визуализация концепта Joby Energy

Технологии использования высотных ветров исследовались в течение нескольких десятилетий, но все еще ??находятся в стадии планирования либо прототипов. По нашим оценкам, после ввода таких систем в эксплуатацию, цена высотной энергии ветра будет колебаться от 2-ух до 4 центов за киловатт-час.