Havadaki rüzgar gücünün yerde hasat edilenden yaklaşık 4,5 kat daha büyük olduğunu tahmin eden enerji şirketleri havada rüzgar enerjisi / airborne wind energy sistemleri ile yükseklerdeki rüzgarı yakalamak için çalışıyor.
Rüzgar enerjisini en hızlı estiği yükseklikten toplamanın anahtarı uçurtma uçurmak olabilir.
Mauritius'un beyaz kumlu plajlarına bakarsanız devasa bir yelken görebilirsiniz. Yamaç paraşütçüleri veya uçurtma sörfçüleri tarafından kullanılan türe çok benziyor, ancak üç yatak odalı bir dairenin boyutunda, tepede sekiz figürleri dönüyor. Bu yelken turistik bir cazibe merkezi değil - Afrika'nın doğu kıyısındaki bu ada ulusunun elektrik şebekesi için elektrik üretiyor.
Uçan rüzgar türbini
Aralık 2021'de Alman şirketi SkySails Power tarafından kurulan devasa kanat, dünyanın ilk tamamen özerk ticari havada rüzgar enerjisi / airborne wind energy sistemidir. Şirket, son iki aydır 100 kilovat hedefinin biraz altında – tipik olarak 50 eve güç sağlamaya yetecek kadar – sağladığını söylüyor. Bu, adanın elektrik talebinin sadece küçük bir kısmı, ancak SkySails, gelecek şeylerin bir işareti olduğunu umuyor.
Dünya net sıfır emisyona doğru giderken, gelecekteki elektrik üretimi için hemen hemen her yol rüzgar için büyük bir rol öngörüyor.
Uluslararası Enerji Derneği, rüzgar ve güneş enerjisinin birlikte gezegenin elektrik talebinin %70'ini karşılayacağı 2050 yılına kadar rüzgar enerjisinin 11 kat artacağını tahmin ediyor. Dünya çapında rüzgar türbinlerinin sayısındaki artış sayesinde, rüzgar enerjisinin maliyeti son on yılda yaklaşık %40 oranında düştü.
Havadaki rüzgar gücü yerde hasat edilenden 4,5 kat daha büyük
Ancak bazı uzmanlar, bu devasa türbinlerin her zaman en iyi çözüm olmadığını söylüyor - uzak yerlere veya derin sulara kurmak pahalı veya bazen lojistik olarak imkansız olabilir ve rüzgarın en sert estiği yüksek yüksekliklere ulaşamazlar. Bu noktaları hasat etmenin anahtarı uçurtma uçurmak olabilir. Düzinelerce şirket ve bir avuç akademik kurum şimdi daha fazla rüzgar yakalamanın seçeneğini araştırıyor. Bunlar, bir uçurtma halatındaki gerilimi faydalı enerjiye çeviren yumuşak kanatlardan, elektriği bir ipten aşağıya aktaran türbinleri ve jeneratörleri taşıyan karmaşık gemilere kadar uzanır.
Bazı ülkelerde rüzgar çiftlikleri için uygun arazi giderek azalıyor.
2019 yılında kurulan Airborne Wind Europe endüstri derneğinin yönetim kurulunda yer alan Milano Politeknik Üniversitesi'nde mühendis olan Lorenzo Fagiano, havadaki sistemlerin bazı önemli avantajları olduğunu söylüyor. Bazı ülkelerde rüzgar çiftlikleri için uygun arazi giderek azalıyor. 1 megavat üretmek için bir fosil yakıt tesisi için 5 hektar gerekirken, rüzgar çiftlikleri 29 hektar alana ihtiyaç duyar ve ideal yerler sonunda tükenecektir. Delaware Üniversitesi Rüzgar Araştırma Merkezi direktörü Cristina Archer, "İlk çiftlikler en iyi yerlerde ve en iyi yerler sınırlı" diyor.
Rüzgar hızı 2 kat artarsa enerji 8 kat artar
Artı, genel olarak, ne kadar yükseğe giderseniz, rüzgar o kadar hızlı olur. Fagiano, "Rüzgar hızında iki kat artış olursa, güç sekiz kat artar" diyor. Havadaki bir sistem, en yüksek rüzgar türbinlerinin 200 ila 300 m ucunun çok üzerinde, 800 m yüksekliğe kadar ulaşabilir. Yüksek irtifada rüzgar gücünün teorik küresel sınırının, yer seviyesinde hasat edilebilecek olandan yaklaşık 4,5 kat daha büyük olduğu tahmin edilmektedir.
Uçan rüzgar enerjisi sistemlerini uzak yerlere götürmek daha ucuz ve kolay
Fagiano, bir uçurtma kanadını uzak bir yere götürmenin nispeten ucuz ve kolay olduğunu ekliyor. Bu sistemler bir konteyner içinde gelir ve yol veya rıhtım olan her yere bırakılabilir. Ayrıca, geleneksel bir rüzgar türbininin sağlam duramadığı derin sularda demirli bir mavnaya da bağlanabilirler. Yükseklikleri uyarlanabilir, böylece genellikle mevsimlere göre değişen rüzgarın en sert estiği yere kadar yukarı veya aşağı hareket ettirilebilirler. Archer, "Bu çok iyi bir fikir," diye kabul ediyor. "Cazibe, malzeme ve maliyetler açısından basitliğidir."
Yüzlerce uçurtmaya sahip rüzgar çiftlikleri
Ancak uçurtmalar geleneksel rüzgar enerjisinin yerini almayacak, diye ekliyor Archer. Bunu savunanlar, kıyıdan uzaktaki derin sularda mavnalar üzerinde yüzen yüzlerce uçurtmaya ev sahipliği yapan rüzgar çiftlikleri öngörürken, tek kanatlar - veya daha küçük diziler - uzak adalara, geçici askeri tesislere veya dağlardaki madencilik operasyonlarına güç sağlamak için açılabilir.
Bu fikirler on yıllardır ortalıkta dolaşıyor, ancak rüzgar enerjisini yakalamak için uçurtma, kanat veya insansız hava araçları kullanmanın yolu engebeli.
Örneğin 2020'de Google tarafından satın alınan bir havadaki rüzgar enerjisi şirketi, teknolojinin ticarileştirilmesiyle ilgili sorunlar nedeniyle operasyonları durdurdu. Ancak SkySails gibi teknolojinin daha hafif, daha basit versiyonlarını takip eden diğerleri artık ticarileşiyor. ABD Enerji Bakanlığı'nın Kongre'ye sunduğu 2021 tarihli bir raporda, havada rüzgar enerjisi / airborne wind energy sisteminin çok fazla potansiyele sahip olduğu ve bu tür sistemlerin ABD'deki kara tabanlı rüzgar sistemleriyle aynı büyüklükte enerji toplama kapasitesine sahip olması muhtemel olduğu sonucuna varıldı. Ancak rapora göre, teknolojinin ülkenin enerji çözümünün önemli bir parçası olabilmesi için daha kat etmesi gereken çok yol var.
SkySails aslında 2001 yılında farklı bir amaçla başladı: denizde gemileri çekmek için yumuşak uçurtma kanatları inşa etmek. Denizcilik endüstrisi geleneksel olarak bunker yakıtı adı verilen ham, kirletici bir fosil yakıta dayanıyordu ve fikir, eski yelkenler gibi bir kanadın bir geminin yakıt gereksinimlerini önemli ölçüde azaltmaya yardımcı olabileceğiydi. Ancak 2015 yılında SkySails, odağını SkySails Power ile elektrik üretmeye kaydırdı.
SkySails'in sistemi - geliştirilmekte olan diğerleri gibi - rüzgarda binmek için paraşüt benzeri yaklaşık 150 metrekarelik bir kanada dayanır.
Havada türbin yok ve ip bir elektrik kablosu değil. Bunun yerine, enerji, hattaki römorkörden yerde üretilir. Fagiano, "Vinçteki fren elektriği üretiyor" diyor. Yazılım, enerji üretmek için mümkün olan en güçlü çekişi elde etmek için uçurtmayı sekiz rakamlı bir düzende özerk olarak uçurur. Sistem daha sonra kanadın uçuş düzenini değiştirir, böylece minimum dirençle içeri çekilebilir ve onu geri sarmak için biraz enerji harcar. Bu model, tükettiğinden çok daha fazla enerji yaratarak tekrar eder.
Şiddetli yağmur, uygun olmayan rüzgar veya fırtınalar nedeniyle kanadın yılda yaklaşık 14 kez inmesi gerekiyor
Kulağa basit geliyor ve güç üretim sistemi oldukça standart. Ancak SkySails'in baş teknoloji sorumlusu Stephan Brabeck, ekibin uçuş yazılımını mükemmelleştirmesinin yaklaşık yedi yıl sürdüğünü, özellikle de kanadın güvenli bir şekilde inip otonom olarak fırlatılabilmesini sağladığını söylüyor. Brabeck, Mauritius'taki ilk operasyonda olmak üzere, şimdi beş ünite üretip sattıklarını söylüyor. Şiddetli yağmur, uygun olmayan rüzgarlar veya fırtınalar nedeniyle kanadın yılda yaklaşık 14 kez inmesi gerektiğine inanıyorlar. Bir havacılık mühendisi olan Brabeck, adanın geleneksel rüzgar türbinleri için uygun olmamasının nedeninin ara sıra meydana gelen kasırgalar olduğunu söylüyor.
Havada rüzgar enerjisi / airborne wind energy sistemlerinin zorlukları var
Brabeck, yelkenlerin geleneksel türbinlere göre ufuk çizgisinde daha az müdahaleci ve daha sessiz olduğunu söylüyor. Dizel jeneratörlere kilovat saat başına şu anda 0,30 dolardan fazla ödeme yapan herkes için ekonomik anlam ifade ediyor. Ama zorluklar var. Fagiano, rüzgar türbinlerinin göçmen kuşları öldürebileceğini veya yaralayabileceğini ve kuşların bu uçurtmalara nasıl tepki vereceğinin "henüz çok iyi çalışılmadığını" söylüyor. SkySails'in devam eden çalışmaları var. Archer, bu tür herhangi bir sistemdeki ipin teorik olarak dronları ve hatta küçük uçakları tetikleyebileceğini belirtiyor. Ve bir ip koparsa veya yönlendirme sistemi arızalanırsa, sistem yere düşebilir.
Bu, yumuşak bir kanat için çok önemli olmayabilir, ancak diğer şirketler bir yamaç paraşütünden çok bir yelken kanat gibi rijit kanatlar peşinde koşuyor. Bunlar daha verimli olabilir ve daha iyi kontrole sahip olabilir, ancak kazalar daha büyük bir sorun olabilir ve bu da onları açık deniz kullanımı için daha iyi bir bahis haline getirir. Fagiano, "Aslında onlar uçaktır" diyor. "Sivil uçaklara yakın bir güvenilirlik seviyesine ulaşmaları gerekecek."
Daha iddialı bir seçenek ise ağır rüzgar türbinleri ve jeneratörleri olan ve elektriği ipten aşağı gönderen sert kanatlı bir drone yapmak.
Bu seçenek (enerji üretimi ve enerji harcaması arasında geçiş yapmaya gerek kalmadan) daha tutarlı enerji üretecektir. Pek çok başka şirket artık Google'ın kaldığı yerden devam etme veya daha iyi bir çözüm bulma yarışında. Buna Karayipler'de projesi olan Hollanda merkezli Kitepower ve megavat ölçekli sistemler yapmayı hedefleyen Norveç merkezli Kitemill de dahildir. Hatta diğerleri, aynı prensip altında çalışan, ancak havada değil su altında çalışan, sekiz şeklinde bir denizaltı planörünü sürmek için rüzgar yerine okyanus akıntılarını kullanan benzer sistemler tasarlıyor. SkySails, sistem denizden ayrılmadan önce ABD Midwest'te havadan bir rüzgar çiftliği konseptini test etmeyi planlıyor. Brabeck, "Çok fazla alana ihtiyacınız var" diyor.
En büyük engellerden biri mevzuat
Fagiano, ticari faaliyetlerin artmasıyla birlikte en büyük engellerden birinin mevzuat olduğunu söylüyor: hava sahası kuralları bu kanatları barındıracak şekilde tasarlanmamıştır. "Tavuk ve yumurta" diyor. "Teknoloji olmadığı sürece düzenleme yapmazlar. Düzenlemeler olmadan şirketlerin para toplaması zor."
Fagiano, "Uzak yerlerdeki ilk ticari pilot ürünlerle birlikte, maliyetler zaten oldukça rekabetçi" diyor. Havadaki rüzgar sistemleri seri üretilmeye başlarsa, uygun fiyatlı enerji üreteceklerine dair hiçbir şüphe olmadığına inanıyor. "Soru," diyor, "seri üretime ulaşıp ulaşamayacağımız."
Kaynak: bbc.com/future + skysails-group.com + e360.yale.edu
Editor - yesilodak.com