OliNo

Duurzame Energie

Airborne Wind Energy System

Geplaatst door Ard Jonker in Windenergie
Tags: ,
Geef een reactie

Stroom opwekken met vliegerWindenergie is één van de bronnen voor de energietransitie. De kostprijs van windenergie daalt maar moet nog verder omlaag. Niet iedereen is echter zo enthousiast over het aanzicht van windmolens op zee. Om de kosten verder te verlagen en de ‘horizonvervuiling’ te verminderen, zou het Airborne Wind Energie Systeem (AWES) van Ampyx Power wel eens eens een goede kandidaat kunnen zijn.

energievliegtuig

Techniek

Van het gebruikte materiaal voor de bouw van windturbines staat het grootste deel stil en levert geen energie. Want de meeste energie, 70%, wordt uit de wind gewonnen met de buitenste 30% van de wieken. Mast en gondel leveren geen energie. Waarom zoveel materiaal gebruiken? Omdat hoe hoger de mast reikt, hoe constanter en harder de wind waait. Naast het vergroten van het rotor oppervlak heeft een grotere turbine het voordeel dat het meer en regelmatiger energie kan opleveren.

Als we nu eens het grootste deel van het materiaal wegknippen en alleen die tips zouden kunnen gebruiken, kan met veel minder materiaal, kosten en zichtbare installaties evenveel energie worden opgewekt. De Power Plane is in feite een doorontwikkeling van de Laddermolen die in 1997 door Wubbo Ockels gepatenteerd is.

Grondstation kabels vlieger energie

Van de generator en de lier zijn al twee versies ontwikkeld.

De Power Plane van Ampyx Power is een licht vliegtuig met een auto pilot, die achtjes vliegt en met behulp van de door lift ontstane trekkracht een kabel van een lier trekt. De lier is verbonden met een generator die stroom opwekt. Vervolgens gaat de Power Plane in duikvlucht en wordt de kabel weer op de liertrommel gerold voor een volgende cyclus.
grondstation vlieger energie.

Ontwikkeling

Ampyx Power werkt al meer dan tien jaar aan dit ontwerp en heeft diverse ontwikkelingsstadia doorlopen. Wat begon met de AP0 waarin het idee van de vlieger van zeildoek al werd vervangen door een vaste vleugel, kreeg een opvolging in de AP1. Deze versie toonde in 2012 aan dat het in staat was om volledig autonoom stroom op te wekken gedurende een testvlucht van 50 minuten. Dat leidde in 2013 tot de eerste crowdfunding actie. Dit stelde Ampyx Power in staat om de AP2 te bouwen en op locatie Kraggenburg in de Noordoostpolder de diverse autopilot software versies te testen en te verfijnen.

De vliegtuigjes voldoen aan de regels van de luchtvaartautoriteiten en vliegen dus onder het plafond van 500 meter dat voor drones is voorgeschreven. Op een hoogte tot 450 meter is wind beduidend krachtiger en constanter dan bij de hoogste tip van de grootste windmolen. Bovendien kan de drone zelfstandig inspelen op de windsnelheid en door te variëren in de afmetingen van het vliegpatroon, in de hoogte waarop wordt gevlogen en in de hoek waarop de wind binnen komt regelen met welke snelheid de kabel wordt uitgerold. Dat stelt de drone in staat om bij een lagere windsnelheid energie opwekken dan een windturbine maar ook bij hogere windsnelheden dan windturbines te blijven werken.

Inmiddels is de AP3 in productie gegaan; een pre-commerciële versie die gebruik zal maken van de door de AP2 in 2015  bewezen autopilot die volledig zelfstandig kan opstijgen, patronen vliegen en weer landen. De AP2, met een spanwijdte van 5,5 meter, heeft een vermogen van 50 kW. De AP3 met z’n spanwijdte van 12 meter levert een vermogen van 250 kW. Dat betekent dat de AP3 voldoende energie opwekt voor 250 huishoudens. De huidige crowd funding is bedoeld om de ontwikkeling en bouw van de AP3 mogelijk te maken. Het eerste commerciële type, de AP4, gaat vanaf 2019 ontworpen en gebouwd worden en moet met een spanwijdte van 30 tot 40 meter -het schaalt duidelijk niet lineair- 20 MW kunnen opwekken.

De PowerPlanes zijn niet bedoeld om in hun eentje te worden opgesteld, zoals je nu soms bij windturbines ziet. Ze zullen altijd in grotere aantallen in een park worden geplaatst. Binnen een park zullen meerdere drones tegelijkertijd vliegen zodat terwijl één drone haar kabel oprolt en een beetje energie verbruikt, andere drones hun kabels juist uittrekken en energie opwekken zodat door het park continu elektriciteit wordt geleverd.

Uiteraard zijn onderdelen van de installatie aan slijtage onderhevig en hiervoor is een langdurige praktijktest nodig. Ook bij kabelbreuk en blikseminslag moet het toestel in staat blijken om veilig op het platform te landen. De AP3 wordt daarom in Ierland uitgebreid getest om te bewijzen dat het toestel langdurig in staat is om zelfstandig te starten, landen en vliegen en daarbij veilig is voor z’n omgeving. Ook kan dan worden getest hoe de Dyneema kabel zich bij langdurige belasting gedraagt. De verwachting is dat het gedeelte dat steeds wordt op- en afgerold en aan de grootste slijtage onderhevig is, minstens een jaar mee gaat. Het gedeelte van de kabel dat in de lucht hangt heeft een beduidend langere levensverwachting.

Als het systeem zich heeft bewezen op land – waar het nog makkelijk toegankelijk is voor testen en onderhoud – zal de eerste toepassing op zee het vervangen van een windpark met afgeschreven turbines zijn. De turbines en masten worden van de verankering in de zeebodem -de monopile- verwijderd en vervangen door een lanceer- en landingsplatform. Een PowerPlane belast de oude monopile veel minder dan een nieuwe turbine op een nieuwe mast  zou doen. Zo kan nog eens 15-20 jaar van de bestaande infrastructuur (elektriciteitskabels) en funderingen gebruik worden gemaakt.

De monopiles zullen om en om gebruikt kunnen worden voor een PowerPlane, zodat die onderling geen last van elkaar hebben. De verwachting is dat een met PowerPlanes gerenoveerd park ongeveer evenveel energie kan opwekken als met de oorspronkelijke turbines het geval was. Dit komt door de gunstiger wind benutting van de PowerPlanes. Wanneer er gecoördineerd (als een zwerm vogels) wordt gevlogen zal waarschijnlijk elke monopile kunnen worden gebruikt en dan is de opbrengst van het park dus twee keer zo hoog als oorspronkelijk.

ampyx-power op zee

Artists Impression van een windpark met Power Planes. Kunt u alle 8 vliegende planes ontdekken?

Crowd funding

In het verleden waren er al investeringsrondes waarin je certificaten van aandelen kon kopen. De gedachte hierachter was dat certificaathouders als ambassadeur van deze nieuwe vorm van windenergie de acceptatie en bekendheid zou vergroten. Naast particuliere financiering van deze ontwikkeling -bij Ampyx Power werken inmiddels bijna 50 mensen- en steun van de overheid, is ook E.ON onlangs ingestapt. Inmiddels doen ongeveer 400 particulieren mee aan de financiering van de ontwikkeling van AWES.

Nieuwsgierig? Ook ambassadeur worden? Je kunt al enkele certificaten van aandelen kopen voor €6,50. Ga daarvoor naar de crowdfunding pagina op hun site waar je ook heel veel meer achtergrondinformatie kunt vinden over de vliegtuigen en techniek van Ampyx Power. Filmpjes op YouTube.

8 Reacties to “Airborne Wind Energy System”

  1. Joe Faust Says:

    Lessons on various AWES or energy kite systems are being shared during the growth of this industry.

  2. ard Says:

    @Joe Faust:
    Fortunately we learn from the past. Kites have their niches, the future of AWES for large-scale power generation seems to be in the rigid air frames however. Being among the front runners when the rules of the game are made, can have a considerable advantage. Ampyx has shown a considerable and impressive track record compared to predecessors. Until all global energy is generated green, there is plenty of market share available for concurrent (complementary) systems.

    Gelukkig trekken we lering uit het verleden. Waar vliegers met zeildoek hun toepassingen in deelgebieden hebben, lijkt de toekomst voor grootschalig AWES echter meer in de drones met vaste vleugel te liggen. Spelen in de voorhoede wanneer de regels van het spel -lees internationale wetgeving- worden opgesteld kan een aanzienlijk voordeel meebrengen. Ampyx heeft in dezen al meer bewezen en laten zien dan menig voorganger. Tot alle energie in de wereld groen wordt opgewekt is er op de markt voldoende ruimte voor elkaar aanvullende systemen die naast elkaar bestaan.

  3. Lucas Kruijswijk Says:

    Ik heb wat certificaten gekocht. Het grootste probleem dat ik zie is dat tussen idee en een perfect werkende 2 MWh versie niks zit. Er is geen aantrekkelijke niche markt. Ze moeten dus een nogal grote technologische sprong maken. Dat moet dan maar.

  4. ard Says:

    @Lukcas Kruijswijk:
    Tenzij ik je verkeerd begrijp, valt dat gelukkig wel een beetje mee. Alle schaalgroottes tot nu toe maken gebruik van dezelfde techniek, dezelfde autopilot software, eenzelfde rigid airframe, generator en bovendien vallen ze allemaal onder dezelfde, door Ampyx en luchtvaartautoriteiten opgestelde, regelgeving. Het idee is dus al aardig ver uitgewerkt. Vliegtuigen met een spanwijdte van 40 meter zijn ook geen hogere wiskunde (of rocket science) en de industrie draait de hand niet om voor generatoren van een paar MW.
    Onderdelen die wel nieuw zijn bij de grotere variant, het landingsplatform, de industriële servo’s en dergelijke moeten hun waarde inderdaad nog bewijzen.
    Ze kunnen concurreren op prijs, door minder materiaalgebruik. Maar bij de eisen voor mechanische belasting van een grote turbine op zee die in dieper water wordt geplaatst op een drijvende voet heeft een Powerplane het écht heel veel makkelijker dan een 100 meter hoge windturbine. Soortgelijke argumenten spelen bij het langer in bedrijf houden van de eerste generatie monopiles. Economisch afgeschreven infrastructuur en fundatie: misschien is dat een niche?

  5. Lucas Kruijswijk Says:

    Ard, ik heb er zeker geloof in, anders zou ik geen certificaten kopen. Ik wil alleen maar zeggen, dat het 250kW prototype (AP3) niet een verkoopbaar product is. En als het automatisch stijgen/landen niet perfect werkt, is het het 2 MW type ook niet verkoopbaar. Je moet dus al die dingen tegelijk goed doen, om tot een verkoopbaar product te komen (nu ja, anders duurt het gewoon nog een paar jaar langer). Dat vind ik wel een uitdaging. In de onderliggende componenten zit inderdaad enkel bestaande technologie. Voordat ik de certificaten kocht, heb ik ook nog naar de concurrenten gekeken, en ik denk dat Ampyx juist het bedrijf is dat het meest van dit soort dingen realiseert. Ik ben zeer benieuwd, dit kan de hele boel op zijn kop zetten.

  6. Peter Vesta Says:

    Waarom überhaupt offshore? Er moeten op mondiaal niveau ontelbare geschikte locaties op land te vinden zijn waar de vliegtuigjes hun vluchten op 500 meter hoogte kunnen maken, waarbij alleen de kabel zelf en de lier enig geluid maken, en de zichtbaarheid bij een spanwijdte van 12 meter in vergelijking met 120 meter hoge windmolens met rotorbladen van 60 meter beperkt is? Zulke windmolens zijn tot 10-35 km afstand zichtbaar. Met geschikte locaties bedoel ik in de buurt van een elektriciteitsleiding, niet in de buurt van een luchthaven, etc.

  7. william Says:

    wat is de stavaza?

  8. ard Says:

    Zie voor de technische stand van zaken de nieuws-items op hun website https://www.ampyxpower.com/about-us/news-and-updates/
    Langzaam maar zeker krijgen de onderdelen van het demonstratiemodel vorm. Er is een gestage stroom news items en met eigen ogen heb ik de assemblagehal en onderdelen mogen aanschouwen. Geen vapour ware.

    Wat financiering betref: zie https://www.ampyxpower.com/future/funding/

Geef een reactie

WP Theme & Icons by N.Design Studio
Gebruiksvoorschriften | Privacybeleid Adverteren Entries RSS Comments RSS Log in