211service.com
Flyvende vindmøller
I et kontroltårn af beton i en nedlagt flådeluftbase lige uden for Oakland, Californien, bygger et team af ingeniører, hvad der bedst kan kaldes en hybrid af et ubemandet luftfartøj og en vindmølle.
Fartøjet på 120 pund har rotorer på vingerne for at løfte det op i himlen i helikopter-stil; en tynd tøjring fastgør den til en platform. Når det først er i luften, begynder fartøjet at glide som en drage, og dets 26 fods vingefang kredser 250 fod over hovedet. Nu bliver propellerne generatorer, der snurrer frit og genererer elektricitet, der flyder ned ad den stramme tøjring – og en dag ind i det lokale net.
Dette håndværk, udviklet af Makani Power, er et langskudt forsøg på at tackle et af verdens hårdeste problemer: at få ren, billig energi. I øjeblikket koster vindkraft fra fem til 10 cent per kilowatt-time - men prisen på elektricitet fra afbrænding af kul kan falde til under fire cent per kilowatt-time. Makini Power har dog til formål at bringe prisen på vindenergi ned til tre cents per kilowatt-time.
Med vindenergi er størstedelen af omkostningerne ved at producere strøm bundet til at bygge og vedligeholde enorme vinger og turbiner. Makani mener, at dets køretøj vil koste mindre at bygge end konventionelle turbiner og vil høste vindenergi mere effektivt, fordi dets flyvemønster lader det generere energi under flere vindforhold. Magien ligger i flyvende sidevind, siger administrerende direktør Corwin Hardham med henvisning til, hvordan køretøjet bevæger sig vinkelret på vinden som en drage. Vi bruger aerodynamik til at bevæge rotorerne mange gange hurtigere end den faktiske vindhastighed.
Selskabet har gennemført en række testflyvninger, bl.a en flyvning i efteråret hvor kulfiberprototypen med et 26 fods vingefang genererede fem kilowatt strøm. Inden for to år håber virksomheden at have en 88 fods vinge, der genererer 600 kilowatt - omkring en tredjedel, hvad en stor konventionel vindmølle kan generere. En gigantisk vinge til at generere fem megawatt er på tegnebrættet.
Virksomhedens projekt har tiltrukket en vis interesse fra finansieringskilder. Google har lagt 15 millioner dollars ind i virksomheden, og i september 2010 vandt Makani en bevilling på 3 millioner dollars fra Department of Energys ARPA-E-program, som finansierer højrisiko-ideer, der kan føre til, hvad agenturet kalder transformerende og disruptive energiteknologier.
Hardham er en ivrig kitesurfer, og i midten af 2006 arbejdede han for ingeniørfirmaet Squid Labs, da han fik ideen om at bruge lignende aerodynamik til at generere energi. (I kitesurfing står rytteren på et bræt og bliver trukket af en stor nylon faldskærm.) I dag indtager det 20 mand store firma spartanske, militære faciliteter med et maskinværksted bagerst og et samlingsområde foran. Kompositter bages i en forsendelsescontainer udendørs; det gamle kontroltårns luftrum fungerer som frokoststue og lejlighedsvis bar. Hardham beskriver virksomhedens situation som både ydmyg og perfekt. Han siger, at der er en åbenlys fordel ved at være mere kvik end store virksomheder.
Makanis teknologi er designet til at drage fordel af de relativt konsistente vinde, der blæser et godt stykke over jorden. Konventionelle vindmøller topper ved omkring 300 fod, med vingespidser, der når 500 fod, hvorefter det bliver uoverkommeligt dyrt at bygge stabile strukturer. Undersøgelse af potentialet for vindkraft stødte Hardham på et papir fra 1980 ved at Miles Loyd foreslår en tøjret vinge, der kunne hæve forretningsenden af en vindmølle til enhver højde.
Testflyvning: Et time-lapse-billede viser flyvevejen for en luftbåren vindmølle. Køretøjet er bundet til en ombygget brandbil (nederst til venstre) under en test i et fjerntliggende område af Sherman Island, Californien.
Makani Airborne Wind Turbine består af flere møller, der er fastgjort til en vinge, som er bundet til jorden. Under flyvning tager køretøjet stort set samme vej som spidsen af en vindmølles vinge og følger en cirkel vinkelret på vindretningen. Takket være sidevindsaerodynamik - som producerer de hurtige cirkulære bevægelser, som er kendt for alle, der har fløjet med en drage på en stormvejrsdag - kan den tilsyneladende vindhastighed, der rammer rotorerne, være så meget som 10 gange den faktiske vindhastighed.
Fordi vingen udnytter vinden mere effektivt end en fast mølle, siger Hardham, og er lavet af færre, lettere materialer, burde den producere billigere energi. Vedligeholdelse kan ske på jorden i stedet for i toppen af et vindmølletårn.
Vindhøst i stor højde står stadig over for skeptikere. Det er en rigtig interessant idé med potentielt betydelige fordele, men vi er tidligt i processen med at finde ud af, om det vil virke, siger Fort Felker, direktør for National Wind Technology Center ved National Renewable Energy Laboratory, i Golden, Colorado. Men, siger han, er pålidelighed, sikkerhed og økonomi alle bekymringer. Luftfartøjer designet til at høste vindenergi skal flyve det meste af tiden - og der er altid en risiko for, at de kan lande på en skolebus, siger Felker.
Makani arbejder på at løse sikkerhedsspørgsmålene. For at lande et fartøj sendes batteristrøm til rotorerne, så det går over til en svævende position, før det bliver trukket tilbage til Jorden. Sensorer, der sporer faktorer som køretøjets orientering og position samt vindhastighed og retning, bør tillade køretøjet at lande autonomt, selvom det slipper ud af sin tøjring. Alternativt kunne en vindmølleparksoperatør lande et helt felt af flyvende møller med et tryk på en knap.
Da de luftbårne turbiner kan flyve over en bred vifte af topografi, vil de højst sandsynligt blive indsat først i blæsende områder, hvor konventionelle turbiner er svære at installere - for eksempel kan de flyve over havet. Havvindmøller kræver tunge, dyre fundamenter og kan ikke være for langt fra land. Makanis flyvende generatorer kunne være bundet til bøjer forankret med kabler til havbunden. De kunne placeres mange kilometer fra kysten, siger Hardham, hvor de ville være ude af syne, ude af sind.
Hardham siger, at Makani er i forhandlinger med potentielle partnere om installationer offshore i Storbritannien, og han håber, at hans første kunder vil være store vindmølleudviklere som BP og Shell, som har råd til at tage en mere udforskende tilgang.