Блог Артёма Краснова
Воскресенье, 19.11.2017, 10:02

Приветствую Вас Гость

Авторский

...
KIA_feb_240x400_kras
Поиск по сайту
Форма входа

Форум
Ранее в блоге
Ранее в блоге
Ранее в блоге
Главная » 2016 » Август » 17 » Деньги из ветра
14:21
Деньги из ветра

Несколько лет слежу за развитием любопытной технологии под названием KiteGen, и, честно говоря, не вполне понимаю, почему она еще далека от внедрения. Впрочем, не исключено, что за ее торможением больше политических причин, чем технических.

Поля ветряков в Австрии - сфотографировал во время теста Skoda Rapid.

Европа зарастает полями ветряных электростанций, которые, правда, пока не могут конкурировать с традиционными источниками энергии. Нам же зачастую вообще кажется, что получать энергию из ветра — это сущее баловство, ведь он дует нерегулярно и не везде.

На самом деле, вокруг Земли постоянно дуют ураганные ветры, скорость которых достигает 160 км/час. Вокруг планеты есть даже два мощных ветреных пояса, что-то вроде течения Гольфстрим, один из которых, кстати, проходит аккурат над широтой Европы и России. Тонкость лишь в том, что мощные и стабильные ветры дуют на большой высоте.

Ветряные «мельницы» обычно имеют высоту оси порядка 100-120 метров, то есть совершенно смехотворную по планетарным меркам, поэтому превращают в энергию лишь заторможенные и нерегулярных «придонные» ветры. Казалось бы, что мешает строить башни высотой с 800-метровый небоскреб Бурдж-Халифа? Во-первых, при увеличении высоты ветряка резко возрастает его сложность и стоимость, во-вторых, у современных материалов есть определенный предел прочности, который ограничивает масштабы таких конструкций. Насколько знаю, крупнейшая на сегодня ветряная турбина Adwen AD-180 имеет ротор диаметром 180 м.

При этом наиболее сочные ветра дуют на высоте 10 км, что хорошо заметно на примере авиации: те, кто летал, например, в Таиланд, знают, что как правило на восток самолет летит ощутимо быстрее, чем обратно (разница примерно два часа).

Фото с сайта http://www.kitegen.com/

Технология KiteGen, правда, на 10-километровые ветра пока не замахивается, но подходит для обуздания стремнин на высотах 500-1500 метров.

Идея проста: заменить лопатки турбины кайтами (подобием парапланов). Летая на большой высоте, они передают усилие на «базу» через прочные тросы, которые или вращают турбину или приводят в действие рычажные механизмы, управляемые компьютером.

Итальянская компания KiteGen разработала несколько концепций таких генераторов. В первой, карусельной, кайты летают по кругу и вращают огромное плоское колесо диаметром сотни метров, причем если в одну сторону (по ветру) они летят под нагрузкой, то в обратную возвращаются в сложенном состоянии, оказывая минимальное сопротивление. Другая концепция подразумевает, что кайт улетает на определенную высоту, разматывая барабан с тросом, а затем возвращается в схлопнутом виде, и цикл повторяется заново. В третьей концепции STEM кайт летает по хитрой траектории в форме цифры 8 и приводит в движение качающийся рычаг.

За счет отсутствия жестких структурных конструкций крыло кайта может работать на огромным высотах. И если на 80 м скорость ветра составляет 4,6 м/с, то на 800 м — 7,2 м/с. Мощность переносимой энергии увеличивается почти пропорционально кубу скорости ветра, в данном случае, с 58 до 205 Вт/кв. м.

При этом за счет подвижности кайт всегда может подстраиваться под изменение направления ветра и его высоты. А главное, высотные ветры на порядок более стабильные, то есть главный минус ветрогенераторов — зависимость от погоды — в случае с технологией KiteGen практически сходит на нет.

Например, выше приведен график выработки энергии ветряками в Испании — красная линия. Как видите, она довольно зубастая, и крайне редко достигает пикового значения совокупной мощности всех генераторов (около 18 000 МВт). В результате, ветряная энергия может использоваться лишь в качестве некого дополнения, тогда как львиная доля работы приходится на традиционные форматы: ТЭЦ, АЭС, гидроэнергетика и так далее. Синей линией на графике отмечена выработка энергии генераторами KiteGen, причем, обратите внимание, пиковая мощность этих генераторов соответствует таковой у существующих сейчас ветряков. Однако количество дней, когда генераторы работают со 100-процентной отдачей, больше на порядок. Фактически, за весь 2015 год было лишь 12 кратковременных периодов, когда 1,5-километровых ветров было недостаточно для обеспечения 100% выработки энергии.

Ну и чтобы потенциал ветряной энергии был понятен, скажу следующее: по оценкам, общая энергия ветров составляет 1700-3500 тераватт, тогда как человечество за счет сжигания нефти, газа, АЭС и прочих источников энергии вырабатывает сейчас 14 тераватт. И за счет парникового эффекта энергия ветров будет только нарастать.

Компания KiteGen получила незначительное финансирование итальянского правительства и венчурных инвесторов, первый прототип был построен в 2006 году, с тех пор создано еще несколько прототипов и отдельных элементов, и я все жду сообщений о тестировании более-менее вменяемого опытно-промышленного образца, однако десять лет спустя картина, в общем, не изменилась. Компания ищет финансирование и несколько раз в год выпускает релизы, видимо, чтобы напомнить о себе, но каких-то осязаемых результатов пока не видно.

Даже на официальном фото прототип системы выглядит как-то нездорово

Возможно, причина в том, что технология на самом деле не так хороша, как кажется. Как мне представляется, одна из основных проблем — затраты на поднятие и привод троса длиной километр и более. Сам по себе параплан на большой высоте, скорее всего, действительно может развивать огромные тяговые усилия, но чтобы передать их на генератор, нужна прочная и легкая связь. Отдельной проблемой является алгоритм управления тросами, чтобы кайт летал по нужным траекториям и вовремя менял конфигурацию, а главное, был стабилен под воздействием турбулентных потоков.

С другой стороны, чисто интуитивно мне представляется, что идея вполне рабочая. И что если бы в нее инвестировали хоть долю того, что тратится на создание суперэффективных ДВС, термоядерного синтеза или классических ветряков, она могла бы заработать. Несмотря на кажущуюся простоту, технология KiteGen требует очень тонкого и очень инженерного подхода, экспериментов с материалами, выбора оптимального «привода» кайта и алгоритма управления им. Вариативность здесь огромная, и, может быть, реальная технология будет отличаться от изложенных выше концепций. А значит, чтобы довести ее до ума, нужны пробы и ошибки, нужны инвестиции и коллективы ученых, тогда как возможности самой KiteGen, судя по всему, весьма ограничены. Грубо говоря, эффективность той или иной технологии иногда зависит от количества вложенных в нее денег, без которых она остается баловством.

Прототип кайта KiteGen. Даже не буду пересказывать все сложности и дилеммы при его создании, а на вид - обычный параплан

Недавно обнаружил компанию Makani, судя по всему, один из проектов Google, которая также заявляет о работе над энергетическими кайтами, однако на сайте не содержится ничего, кроме описания базовой технологии и сладких посулов.

Можно поспекулировать насчет искусственного затормаживания перспективных технологий еще на стадии ранних прототипов, о чем я рассуждал в статье «Могут ли нефтяники убить за идею?» (есть также часть 2). Предположим, что технология в самом деле эффективна и позволит сократить стоимость «зеленой» энергии в разы. Тогда появляются риски изменения энергетической парадигмы мира, что, даже с учетом экологических и экономических плюсов, может быть выгодно далеко не всем. О том, как цены на нефть могут влиять на жизнь отдельных граждан, мы знаем не понаслышке, и хотя мир официально декларирует стремление перейти на зеленые технологии, слишком внезапная замена ДВС на электро-, и ТЭЦ на кайты может привести к серьезному кризису. Пострадают не только отдельные страны — главное, будут задеты интересы транснациональных гигантов, которые, подозреваю, готовы инвестировать в торможение некоторых "опасных" технологий.

К слову, одной из проблем с KiteGen называют чисто бюрократические препоны на использование полетных зон, ведь высоты в километр и более используются авиацией.

Европа официально стремится снизить зависимость от углеводородных топлив и затеяла даже скорый переход на электромобили, однако именно поэтому удивляет ее пассивность в отношении технологии KiteGen. В конце концов, экспериментального обоснования ее ущербности пока нет, а значит, как минимум нужны работы и исследования в данном направлении.

Продолжу следить за технологией.

Категория: На злобу дня | Просмотров: 334 | Добавил: Артем_КРАСНОВ | Рейтинг: 5.0/2


Всего комментариев: 8
1  
Мне почему-то вспомнился Никола Тесла, который говорил, что Земля окружена таким количеством источников энергии, что способна обеспечить себя оной на всю оставшуюся жизнь. И это он не про нефть и не про атом, а про ветра, солнечный свет и молнии.
Мне только кажется, что не успеет человечество всем этим полезным и прогрессивным воспользоваться. Сдохнет раньше

2  
Очень похоже на первоапрельскую шутку, или рубрику "физики шутят".
Построить математическую и некую экспериментальную модель наверно возможно, пренебрегая разными "мелкими" параметрами. Кинематика механизма похоже включает в себя маховик и "хитрую муфту", на которую накручен трос кайта. А вот торможением и отпусканием муфты (по типу сцепления автомобиля) управляет компьютер. У меня в детстве была подобная игрушка - самолет, который "летал" по кругу. Этот механизм приводился в движение маховиком, который в свою очередь раскручивался намотанным на него шнурком.
P.S. Совсем голова на жаре не варит - это же принцип обычной детской юлы!

3  
поддержу! Похоже на первоапрельскую шутку!

4  
Артем..Артем smile Опять то же самое smile
главное то в этом не "работает - не работает", а за чей счет банкет.
А банкет на данном этапе в повернутых на зеленом странах на населении через неравные тарифы на ЭЭ для производителей. Зеленая энергия не подходит ни как основная, ни как маневровая

0
5  
Ну, по сути, про это и написал, али не дочитали?

6  
еще раз перечитал концовку, но не увидел уж простите.
может это " О том, как цены на нефть могут влиять на жизнь отдельных граждан, мы знаем не понаслышке, и хотя мир официально декларирует стремление перейти на зеленые технологии, слишком внезапная замена ДВС на электро-, и ТЭЦ на кайты может привести к серьезному кризису"?

просто меня смущает ваша активность по "рекламе" в данных статьях. так это по крайней мере выглядит smile

ааа, увидел сори... видать отвлекли пока читал статью и вылетел кусок ее smile

7  
Отчего-то вспомнился проект "Гаргантюа" годах в семидесятых прошлого века. Представлял собой гигантский маховик, установленный на вертикальной винтовой оси. Под действием гравитации он опускался, неимоверно раскручиваясь. По расчётам, кинетической энергии вращающегося маховика с лихвой хватало, чтобы в очередной раз поднять маховик на нужную высоту, и ещё оставалось. Уже почти построили сей циклопический агрегат, но посчитали ещё раз, и "концы с концами не сошлись". Вот спрашивается, академики настолько тупые, что с первого раза посчитать не смогли, или  всё же происки нефтяного лобби, напуганного перспективной разработкой?

8  
Не очень давно читал отчет по альтернативной энергии в европе. Ветряки там убыточны и все держится на существенных дотациях из бюджета.

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright MyCorp © 2017 |