A villamosenergia-termelésre szolgáló sárkányok repülését már évek óta kutatják, de még nincsenek kereskedelmi projektek. A repülő szélturbináknak számos előnye van, de a bürokrácia miatt kudarcot vallhatnak.

Majdnem pontosan 10 évvel ezelőtt számolt be a szaksajtó Enerkite vállalatról és annak törekvéseiről, hogy áramot nyerjenek a sárkányok repüléséből. Ám még mindig nincsenek kereskedelmi projektek, annak ellenére, hogy a számok ígéretesnek tűnnek, hiszen a hagyományos szélturbinákhoz képest a villamosenergia-termelés megduplázásáról beszélnek. Időközben több vállalat is dolgozik a témán, köztük az írországi RWE.

A légi szélturbinák előnyei

A szélben rejlő lehetőségek maximális kihasználásához nagyobb magasságokba kell emelkedni. Ezzel nemcsak a házi készítésű sárkányaikat az égen röptető gyerekek vannak tisztában, hanem a szélturbinák fejlesztői is, akik kiszámítják a szél hatékonyságát. Több száz méteres magasságban ritkán van szélcsend, itt szinte állandóan fúj a szél. A „minél magasabbra, annál szelesebb” elv a sárkányrepülésre is érvényes.

A sárkányrepülés olyan magasságokban is működhet, ahol a hagyományos szélturbinák műszaki és gazdasági megfontolások miatt már nem telepíthetőek. A repülő sárkányos szélturbinák 200-400 méteres magasságban is képesek megújuló energiát termelni az erős szélből, ami teljesen új lehetőségeket nyit meg az energiatermelésben. Ezen túlmenően a repülő sárkányok olyan területeken is használhatók, ahol a hagyományos szélenergia nem megvalósítható, és a mobil energiatermelés előnyét kínálják.

Sarah Barber, a kelet-svájci Alkalmazott Tudományok Egyetem Szélenergia Tanszék vezetője a Süddeutsche Zeitungnak elmondta: „A teljesítmény a sebességgel háromszorosára nő. Tehát a kétszeres szélsebesség nyolcszoros teljesítményt jelent. Ezért van az, hogy a szélenergiánál általában fontos, hogy a magasságot növeljük.”

2013 őszén az Enerkite cég egy repülő sárkányt bocsátott a berlini égboltra a Tempelhofi reptéren. A cél az volt, hogy a szélenergiából áramot termeljenek. Egy évvel korábban az Alexander Bormann repülőmérnök és Christian Gebhard sárkánytervező által kifejlesztett technológiát a szélenergia-technológia legfontosabb szakkiállításán, a husumi „Windenergy”-n mutatták be. A prototípus iránt állítólag nagy volt az érdeklődés, és a bemutatott adatok rekordot döntöttek.

Amellett, hogy a hagyományos szélturbinákhoz képest megduplázható az éves villamosenergia-termelés, évente 4400 teljes terhelési órát ígértek az ország belsejében is (tehát nem csak a kifejezetten szeles tengerparti sávban). Emellett a szélturbinákhoz képest a repülő sárkányos technológia.95 százalékos anyagmegtakarítást és 75 százalékkal kisebb CO₂-lábnyomot jelent.

Hogyan működik a technológia?

A 2013-ban bemutatott flying kite technológia a következőképpen működik: kábelek váltották fel a szélturbinák tornyait, amelyek telepítéséhez megawatt teljesítményenként 1000 tonna acélra volt szükségük az egyenletes és erősebb szelek hasznosításához. A sárkány esetében a generátort nem kell komplikált módon, magasan egy gépházba szerelni, hanem szilárdan a földön áll.

A villamosenergia-termelés folyamata kétlépcsős folyamatként értelmezendő. Az első szakaszban a sárkány egy kötélen felemelkedik akár 300 méteres magasságba. A sárkány a széllel merőlegesen vitorlázik, és nyolcasokat ír le. A fellépő nagy szárnyerőket a kötélen keresztül a talajhoz rögzített generátor csörlőjére továbbítja.  A generátor szabályozott módon alakítja át a nyomatékot elektromos energiává, amikor a kötelet és a szárnyat kiengedik. Amikor a kötél elérte a végét, a szárny visszatérési módba kerül, és a kör bezárul. Ezután a folyamat kezdődik elölről. Mivel a folyamat első szakaszában nyert energia körülbelül tízszerese a visszahúzási fázishoz szükséges energiának, a rendszer folyamatosan szolgáltat elektromos áramot.

Az Enerkite cég tíz év elteltével még mindig létezik, és továbbra is a kereskedelmi célú áramtermelés álmát éli a sárkányok segítségével. A technológiát továbbfejlesztették, ami mindenekelőtt a repülő sárkányban érhető tetten. Míg 2013-ban még inkább siklóernyőnek tűnt, ma már inkább egy bumerángra hasonlít. A cég honlapján Alexander Bormann társalapító és cégvezető így magyarázza: „Egyetlen konténer méretű, 100 KW teljesítményű rendszer 200 háztartást lát el, és naponta 50 elektromos autót képes feltölteni 200 km-es hatótávolsággal.”

A Volkswagen Group Charging GmbH-val, a Volkswagen-csoport energia- és töltési megoldásokat kínáló vállalatával közösen tavasszal elindította a mobil e-töltőállomások megvalósíthatósági tanulmányát. A tanulmány célja annak megállapítása, hogy milyen mértékben lehetséges a repülő sárkányok segítségével rugalmasan elhelyezhető és a meglévő infrastruktúrától független e-töltőállomást üzemeltetni. Eredmények azonban legkorábban 2024 végén várhatóak.

Az RWE enegiakonszern nemrégiben elkezdte vizsgálni a sárkányrepülést és annak lehetőségét, hogy áramtermelésre használja őket. Az írországi tesztüzem technológiai partnere a holland Kitepower start-up cég. Johannes Peschel, a Kitepower vezérigazgatója szerint a rendszer egy speciálisan kialakított sárkány segítségével működik, amelyet egy rendkívül erős Dyneema kötélre függesztenek.

A felfújható sárkány körülbelül 60 négyzetméteres, és mindössze 80 kilogrammot nyom. A Dynamee kötél ugyanolyan szilárdságú, mint az acél, de súlya csak körülbelül 10 százaléka annak. Tehát mindent a könnyűszerkezetes építésre terveztek. A kötél egy generátorral ellátott földi állomáshoz van rögzítve.

Az energia a „kitekerési fázisban” keletkezik, amikor a sárkány keresztbe nyolcas alakban repülve nagy húzóerőt ér el, és amely kihúzza a kötelet a földi állomás csörlőjéből. Ebben a kitekerési fázisban a kitepower áramot termel.

Amikor a zsinór elérte a maximumot, a sárkányt ismét közvetlenül a földi állomás fölé irányítják, és a zsinórt kis energiával visszatekerik. Ezt nevezzük „roll-in fázisnak”. Amikor a roll-in fázis befejeződött, kezdődik a roll-out fázis. Általában ez a két fázis 100 másodpercig tart, 80 másodperc a kitekerési fázis és 20 másodperc a behúzási fázis. A technológia tehát az Enerkite-hoz hasonlóan működik. Az, hogy mikor kerül sor a repülő sárkány kereskedelmi üzemeltetésére, ennél a technológiánál sem biztos, még kísérleti fázisban vannak Írországban.

Forrás: https://www.ingenieur.de/technik/fachbereiche/energie/wann-kommen-flugdrachen-fuer-die-stromerzeugung/