У Китаї вперше підключили до мережі повітряну вітроелектростанцію мегаватного класу S2000. Аеростат на висоті 2000 метрів виробляє чисту електроенергію, використовуючи потужні висотні вітри.

Світова енергетика переживає зміну парадигми. Після десятиліть домінування наземних та морських вітряків все більше уваги привертають технології використання висотних вітрів, де швидкість та стабільність повітряних потоків значно вищі. Саме в цьому напрямку Китай зробив важливий технологічний ривок, вперше у світі підключивши до електромережі мегаватну повітряну вітроенергетичну установку.

Пекінська енергетична компанія спільно з Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology завершила випробування системи S2000, також відомої як SAWES, яка піднялася на висоту близько 2000 метрів і розпочала реальну подачу електроенергії до мережі. Це не лабораторний експеримент, а повноцінна демонстрація нової вітроенергетичної платформи, здатної працювати у міських та приміських районах.

Під час тестового польоту система виробила 385 кіловат-годин електроенергії та безпосередньо передала її до місцевої електромережі, що стало першою у світі комерційно значущою демонстрацією такого типу генерації.

Принцип роботи S2000 та фізика висотних вітрів

В основі технології S2000 лежить використання аеростату, наповненого гелієм, що піднімає генераторну платформу у верхні шари атмосфери. На відміну від звичайних вітряків, які обмежені турбулентними та порівняно слабкими приземними потоками, повітряна вітроенергетика використовує вітри, швидкість яких на висотах 1–2 кілометри може бути у 2–3 рази вищою.

Це має вирішальне значення, тому що енергія вітру зростає пропорційно до куба його швидкості. Якщо швидкість вітру збільшується вдвічі, доступна потужність зростає у вісім разів. Саме тому навіть компактна повітряна платформа здатна конкурувати з гігантськими наземними турбінами.

Піднявшись у повітря, S2000 починає вловлювати потік за допомогою вбудованих турбін, перетворюючи кінетичну енергію вітру на електрику. Воно передається на землю міцним композитним кабелем, який одночасно служить якорем, лінією електропередачі та елементом стабілізації.

Аеродинамічна архітектура та інноваційна компоновка

Візуально S2000 нагадує дирижабль з великою оболонкою та кільцевим крилом. Його розміри вражають: близько 60 метрів завдовжки, 40 метрів завширшки та висоти, а загальний об’єм оболонки досягає майже 20 000 кубічних метрів. Ця оболонка як забезпечує підйом, а й грає ключову роль аеродинаміці всієї системи.

Між основною оболонкою та кільцевим крилом утворюється повітропровід, який концентрує та прискорює потік повітря перед попаданням на турбіни. Це аналог ефекту сопла, що дозволяє збільшити густину енергії вітру без необхідності збільшувати розміри роторів. Такий підхід значно підвищує коефіцієнт корисної дії всієї установки.

На відміну від традиційних вітряків, яким потрібна масивна вежа та фундаменти, S2000 практично не займає землі, що робить її особливо привабливою для густонаселених районів та промислових агломерацій.

Технічні характеристики вітроенергетичної системи S2000

За даними розробника, максимальна номінальна потужність S2000 досягає 3 мегават, що можна порівняти з повноцінною сучасною наземною турбіною. При цьому час розгортання установки складає всього близько 30 хвилин: саме стільки знадобилося платформі, щоб піднятися на робочу висоту під час випробувань.

Система здатна довго зависати у повітрі, підтримуючи стійке положення навіть за змін вітру. Управління положенням та орієнтацією здійснюється через кабель та вбудовані аеродинамічні елементи, що дозволяє утримувати платформу в оптимальній зоні повітряних потоків.

Ключова перевага полягає у гнучкості. У разі екстремальної погоди або необхідності обслуговування система може бути швидко спущена на землю, що не можна зробити з класичними вітряними вежами.

Повітряні вітростанції проти класичних турбін

Технологія S2000 радикально змінює економіку вітроенергетики. Наземні турбіни вимагають дорогої інфраструктури, потужних фундаментів та величезних площ, а морські вітропарки потребують складної установки та обслуговування в агресивному середовищі.

Повітряна вітроенергетика позбавлена ​​цих недоліків. Вона використовує природну підйомну силу гелію та аеродинаміку, що знижує матеріаломісткість та прискорює розгортання. Крім того, доступ до сильніших вітрів означає вищу вироблення на одиницю встановленої потужності, що покращує економічну ефективність проекту.

Джерело: B-TECH

Джерело