Generering af vedvarende energi med drager og droner

Airborne Wind Energy Systems (AWES) er en ny slags teknologi til at høste vindenergi. Det dyre og tunge tårn og rotor i en konventionel vindmølle er erstattet af en let tøjring og et fly (fleksible kæmpedrager eller store droner), henholdsvis. I den såkaldte jordgenereringsordning, AWES bruger spændingskraften fra tøjret til at flytte en elektrisk generator på jorden, mens i fluegenereringsscenarier, den elektriske energi produceres af vindmøller ombord på flyet og overføres til jorden via en ledende tøjring. I begge tilfælde AWES præsenterer lave installations- og materialeomkostninger og opererer i stor højde (over 500 meter), hvor vinden er mere intens og mindre intermitterende. De har også en lav visuel påvirkning, og deres nemmere transport gør dem velegnede til at producere energi i fjerntliggende og vanskelige adgangsområder.

"AWES er forstyrrende teknologier, der fungerer i store højder og genererer elektrisk energi, " forklarer Gonzalo Sánchez Arriaga, Ramón y Cajal forskningsstipendiat ved afdelingen for bioteknik og rumfartsteknik på UC3M. "De kombinerer velkendte discipliner fra elektroteknik og luftfart, såsom design af elektriske maskiner, aeroelasticitet og kontrol, med nye og ikke-konventionelle discipliner relateret til droner og tøjringsdynamik, " tilføjer han.

Inden for denne ramme, UC3M-forskerne har præsenteret en ny flyvesimulator for AWES i en videnskabelig artikel for nylig offentliggjort i Anvendt matematisk modellering . "Simulatoren kan bruges til at studere adfærden af ​​AWES, optimere deres design og finde de baner, der maksimerer produktionen af ​​energi, " forklarer Mr. Ricardo Borobia Moreno, rumfartsingeniør fra Flight Mechanics Area ved det spanske nationale institut for luftfartsteknologi (INTA) og studerer en ph.d. i afdelingen for Bioteknik og Luftfartsteknik på UC3M. Softwaren, ejet af UC3M, er registreret og kan frit downloades og bruges til forskningsformål af andre grupper.

Sammen med simulatoren, forskerne har udviklet en flyvetestseng for AWES. To kitesurfing-drager er blevet udstyret med adskillige instrumenter og nøgleinformation, såsom dragens position og hastighed, angrebs- og sideskridningsvinkler, og bindespændinger, er blevet registreret gennem mange flyvninger. De eksperimentelle data blev derefter brugt til at validere forskellige softwareværktøjer, såsom den førnævnte simulator og en estimator af de forskellige parametre, der karakteriserer dragens tilstand på hvert øjeblik. "Forberedelsen af ​​testbedet har krævet en betydelig investering af tid, indsats og ressourcer, men det har også vakt interesse fra en lang række af vores elever. Udover forskning, projektet har beriget vores undervisningsaktiviteter, da mange af dem har udført deres bachelor- og masterafsluttende projekter på AWES, " kommenterer Gonzalo Sánchez Arriaga, der underviser på flyvemekanik-kurset i luft- og rumfartsingeniøruddannelsen på UC3M.

En sektor i vækst

Forskningsaktiviteter og oprettelse af nye virksomheder relateret til produktion af energi i store højder, det vil sige, på over 500 meter, ved at bruge drager og droner er vokset markant i de sidste par år på grund af den økonomiske støtte fra EU-Kommissionen og private virksomheder som Google, blandt andre.

UC3M gruppe. lanceret i 2015 takket være et Leonardo-stipendium finansieret af BBVA Foundation, er banebrydende i Spanien. Bagefter, det er blevet støttet af GreenKite-projektet (ENE2015-69937R), finansieret af Videnskabsministeriet, Innovation og universiteter, der er i gang i øjeblikket. "Vores aktiviteter inkluderer flyvetests og estimering, kontrol og simulering af AWES, " påpeger Gonzalo Sánchez Arriaga. "I projektet, der udføres en interessant overførsel af teknologi og viden, fra luftfartens verden, såsom flyvetestmetoder, til luftbåren energis verden, " bemærker Ricardo Borobia Moreno.