Hollændere høster vindenergi med drager
En forskergruppe med lektor Roland Schmehl fra det hollandske universitet TU Delft har fundet en alternativ måde at producere energi på ved hjælp af vindkraft.
De har sat en stor drage op, som producerer energi ved at flyve op og trække en generator på landjorden.
»Med et 25 m2 stort sejl kan vi producere nok energi til at forsyne 40 husholdninger med mindre miljømæssig påvirkning end en konventionel vindmølle og med færre omkostninger,« siger Roland Schmehl til The Guardian.
Han forklarer, at selv om en vindmølle er op mod 200 meter høj, kan en drage fange meget stærkere luftstrømme.
»Vi opererer mellem 100 og 300 meter, men drager kan faktisk flyve meget højere. Indtil videre er højderekorden 9.740 meter,« siger Roland Schmehl.
Han forklarer, at fordelen i den markante højde er, at vinden er mere konstant, jo højere man kommer op. Desuden er en drage billigere at fremstille end en vindmølle.
Dragen er bygget som en energihøster, hvor dragesejlets trækkraft bliver brugt til at trække et kabel fra en tromle, som driver en 20 kW generator på jorden, fremgår det af KitePowers hjemmeside.
Under udrulningen flyver dragen i ottetaller ved høj hastighed (70-90 km/h), hvilket skaber en høj trækkraft på 3,1 kN ved en vindhastighed på syv sekundmeter.
Når kablet er helt udstrakt, skal det rulles tilbage igen. Det sker ved, at dragen løsner de bagerste liner, så vingen roterer og flugter med vinden.
Ved så at bruge tromle/generatormodulet som hejseværk bliver dragen trukket tilbage og klar til at starte forfra.
Derfor har gruppen været nødt til at designe pumpecyklussen, så der var en trækkraft og en tilbagetrækningsfase, som ikke brugte for meget energi.
»Vi roterer dragen ind i vinden, mens vi trækker den tilbage. På den måde gør luftstrømmen en del af arbejdet for os, og vi skal bruge mindre energi på at rulle kablet sammen igen,« siger Roland Schmehl.
Han sammenligner teknikken med en bils stempel, som går op og ned og skaber energi i bevægelsen.
Endnu findes dragen kun som prototype, men hollænderne går efter et pilotprojekt i Afrika, hvor en mindre drage skal komplementere et solanlæg.
Roland Schmehl forklarer, at der kommer en udfordring i at få systemet implementeret herhjemme, da dragen kan komme i karambolage med flyruter.
Forskerne mener, at et større foretagende med drager kan være klar om fem år – men det sagde de nu også for fem år siden. Problemet skulle – ud over tilladelser til at flyve så højt – ligge i mangel på investorer.
Dragen kan generere op til 20 kW, når den trækker generatoren, men ca halvdelen af tiden skal anlægget bruge energi (5 kW?) på at trække dragen ned igen.
Dvs; i perioder hvor vindhastigheden er egnet til optimal udnyttelse af dragen (fra 7 til x m/s), kan anlægget yde op til 7,5 kW i snit.
I de 30-40% af tiden, hvor vindhastigheden er ringere end 7 m/s, eller for stærk til "dragevejr", yder anlægget 0-7,5 kW i snit, så anlægget producerer vel i bedste fald 5 kW i snit.
5 / 40 * 8766 = 1095 kWh/år pr husstand.
Bruger hollandske husstande virkelig kun 1100 kWh om året?
Jeg formoder de bruger 4000-4500 kWh om året ligesom danske husstande, så dragen kan kun forsyne de 40 husstande mens den flyver opad, og vinden er over 7 m/s.
Idéen med at sende noget op der kan udnytte de høje luftstrømme er god, men hvis den i den ene halvdel af tiden skal bruge en væstentlig del af den energi den har generet i den anden halvdel af tiden, så er konceptet forfejlet fra dag et.
Så tror jeg alligevel mere på denne her: http://inhabitat.com/top-secret-google-x-b...
Den største udfordring med disse koncepter (gælder både for drager og svævefly) er at de hver især skal bruge en pokkers masse luftrum at bevæge sig i, for at kunne dække nogen betydelig andel af energiforbruget, og det rumfang stiger jo i 3. potens med den højde man har tænkt sig at sende dem op i.
Hvor højt skal man op for at det blæser om natten stort set hele året?
Som med så mange vedvarende energi idéer er denne dødfødt. Der skal rigtigt mange til at erstatte bare en enkelt 3-6MW mølle. Og de kan ikke sættes for tæt op, så bliver wirene filtret ind i hinanden.
Vedvarende! Eller er det pulserende? Hvad med udjævning? Som du siger Jesper Ørsted, dødfødt.
Lige denne ide er af mange årsager dødfødt men fremtiden for vindkraft kan meget vel blive drager og der er masser af langt mere kvalificerede initiativer.
Problemet er selvfølgelig at det er et meget slebet produkt de skal indhente med komplet value chain.
Almindelige vindmøller er allerede meget konkurrencedygtige og har mange lavthængende frugter at høste med incrementale forbedringer.
Og ingen af de møller der endnu er fabrikeret er rentable uden tilskud!
Og ingen af de møller der endnu er fabrikeret er rentable uden tilskud!
Ingen nye elkraftværker er rentable uden tilskud overhovedet.
Vil det sige at elkraften er dødfødt?
At mange nye teknologier er dødfødte, hvad enten det drejer sig om vedvarende energi eller noget andet, er en nødvendig side af den teknologiske udvikling.
Men hvis man i 2013 mener at vedvarende energi er dødfødt, så hører man altså hjemme på en anden planet!
Du læser præcis det du vil, men ikke det vi skriver ;-)
Det er ikke årsagen til at systemet er problematisk.
Årsagen til at vindernergi kræver backup er meget lavere frekvenser, med en periodetid på 30 min, til 10 dage. (Synoptic, og Diurnal)
Varierende effekt pga. turbolens har en periode tid på 10 s til 5 min. hvilket ikke er et større problem for el-nettet da effektvariationerne ikke vil være i fase i en større mølle park. (Og slet ikke park til park)
I en park af disse møller må det kunne sikres at de ikke køre kabel ind/ud i samme fase, derved vil effekt variationen ligne den fra turbolens.
Hvis ovenstående system ved en given vindhastighed kan producere 20 kW med en dutycyle på 75%, og den i off perioden forbruger 2kW, ja så vil en større park af disse give en middel effekt på 14.5 kW fra hver mølle..
Det er ene og alene et spørgsmål om økonomisk virkningsgrad.
Noget andet er hvorledes myndighederne vil forholde sig til dette, idag må spilstart af f.eks svævely ikke foregå til højder over 2000ft.
Dragen skulle gerne komme ud af vinden og selv falde ned. Spillet skal så kun rulle kablet op. Det er i al fald ikke i modstrid med fysikkens love at gøre sådan. Det bør ikke tage halvdelen af tiden, forhåbentligt er det mere i retning af 10%.
Det er en noget pessimistisk beregning.
Du har lige sagt 7,5kW for de gode 2/3 af tiden. Hvis du så siger 5kW i alt har du samtidigt sagt 0kW for den dårlige 1/3. Det er igen ret pessimistisk. Forhåbentligt ender de på den gode side af 10kW i gennemsnit.
Jeg er enig i din konklusion om at det er op ad bakke med kun 20kW pr enhed, men mellemregningerne skal også være i orden. Hvis de kommer med en 200kW-udgave begynder det at blive interessant...
Som elforsyning om natten, er solcellerne ikke producerer, til en fjernt beliggende afrikansk landsby, kan ideen vel ikke helt afvises?
Det bliver nævnt i artiklen ..
Mange undersøgelser viser, hvor stor betydning bare en beskeden elforsyning har i en afrikansk landsby. Vi taler ikke effekter til at drive komfur og oven, men bare til PC, TV og køleskab
Ja. Jeg kan godt se endnu et eksempel på mærkelige måleenheder - fodboldbaner, husstandsforbrug. Man skal jo se ting i det rette lys og dette kunne godt være en del af forsyningen til en afsidesliggende landsby, forskerstation eller måske et skib? Evt. Med en biomasse backupgenerator. Så ideen med de x antal husstandes forbrug giver ingen mening i vestlig forstand.
Måske var det en idé som supplement til tung søgående transport. Men som med al sejl er det ikke lige for landkrabber selv om en pc måske kan styre en drage når den er kommet op.
Det strejfede mig i en anden tråd at den tunge maritime trafik kan ´nytænkes' opdelt i en massiv sejldrevet enhed, håndteret af professionelle men som kun bringer 'pramme' over havet til tugsérbåde der kan bringe dem sidste stykke vej til og fra havn. Det vil gøre at den sejldrevne enhed kan designes så kraftigt (og formodentligt så uhåndterbart) at fremdriften bliver sammenlignelig med de store motorskibe.
... altså i fald der skulle gå rigtig sport i at slippe fra den tunge olie.
Meget skidt kan man sige om klimakrisen, men den giver ihverfald god plads til spekulation.
Hvis du ikke skrev:
hvad skrev du så?
Alene motorens virkningsgrad og transmissionstab ligger i bedste fald i omegnen af 7-8% begge veje.
Det koster de første 15%.
Dertil kommer at dragen ikke bare "falder ned", den skal trækkes mod vinden hele vejen tilbage, og der skal være opdrift nok i dragen til at den kan styres.
Energien til at trække dragen tilbage imod vindretningen, stiger med vindhastigheden i 3. potens, så du får næppe meget ud af at øge hastigheden.
Så nej, jeg kan næppe tro det koster mindre end 25% af den generede energi at trække dragen tilbage.
Når den kun kan generere energi halvdelen af tiden, og skal bruge 25% på at trække dragen tilbage, så er kapacitetsfaktoren 37,5%, såfremt vindhastigheden er konstant over 7,5 m/s.
Meget optimistisk kunne det måske optimeres til 50%, men så heller ikke mere.
Til gengæld skal man ikke regne med konstante vindhastigheder noget sted i 100-300 m højde, så kapacitetsfaktoren ender under alle omstændigheder nede i 30-erne.
Og det er IKKE pessimistisk!
Hvorom alting er: iflg artiklen forventer de at kunne levere energi nok til at forsyne 40 husstande med deres 20 kW testsystem.
Da dette kræver ca 100% kapacitetsfaktor, kan de glemme alt om det. Det bliver maksimalt et sted mellem 10-15 husstande á 4000 kWh/y
Hertil skal den bruge et areal på 280.000 m2. hvor den kan bevæge sig frit i alle retninger, op i mindst 300 m højde, uden flyvemaskiner, andre drager, træer, elmaster og bygninger osv, der rager op og blokerer for linernes bevægelighed.
En dødsejler.
Det er ekstremt naivt og uvidende at forestille sig sådan et system blive drevet i en landsby Afrika. Det ender som tusinder andre projekter: efter et år er alt splittet ad og brugt til noget andet.
Der er en hel masse ingeniøer? som har så travlt med at dømme nye ideer ude.
Forestil jer lige et øjeblik at en eller anden fantast foreslog at brænde noget brændbart stof i en anordning med en effektivitet på ca 30 % Den ide ville prompte blive afvist som det glade vanvid......
Alligevel ser adskiliige olien som den evige fremtid.. Jeg ved udmærket at det er meget nemmere at regne på, men kom nu frem i skoene.
Olie er ikke fremtiden..........................
mvh Aksel
Jamen lad dog manden lave det for sine egne penge. Hvis det er så god en ide som han siger, så er han jo snart millionær.
Problemet med alle disse "grønne" ideer er jo, at de lige behøver nogle offentlige penge, fordi almindelige mennesker er mere jordbundne, og ikke bare smider penge efter et projekt fordi det påstår at lave Varierende Energi.
Jeg har endnu ikke set kommercielle fragtskibe med dragefremdrift udover eksperimenter, selvom det burde være oplagt.
@Søren Lund
Igen, du læser det som du vil.
Pulserende ikke vedvarende, da energien kun produceres, når dragen går op, og energi ( produceret et andet sted) forbruges, når dragens hales ned.
Nu skrevet så du måske forstår det. ;-)
Tilføjelse:
Det fremgår ikke af artiklen men af tegningen. Der er et batteri, der muligvis er tænk som energilager til nedhaling. - men det er en anden historie.
Hvorfor ikke bruge et svinghjul som mellemlager for energien?
Er der gode argumenter for og imod?
Når nu dragen skal flyves i 8-taller, for optimal trækkraft.
-så tænker min hjerne straks det giver fremad flyvning, hvor ikke montere en for for vind opsamlings enhed i snuden og udnytte fremad flyvningen.. -lads os kalde den for en vind dynamo, om ikke andet så kan den trække anti kolitionslys på dragen. måske ville den endda kunne lave overskuds energi, som kunne drive "nedad trækningen".
BTW, med mine Super10 (flexifoil, powerkites), der er ingen belastning på linerne når de flyves op i vind øjet, der daler de bare langsomt, og det er 2 liniede drager. En 4 liner, hvor man har fat i agterliget på dragen kan ma styre det meget mere præcist. med 3 drager stablet og et sejl areal på 7½m2, der er der voldsome energier fløjet i flade lave 8-taller helt tæt ved jorden.
Men skal de flyves højt, bliver det hurtigt et rpoblem, med mindre man laver flyveforbuds zoner i de områder.
Tror artiklen er meget let beskrevet, og derfor giver den ikke den store mening.
Det var også min tanke at man trak et svinghjul op i omdrejninger som mellemlager og dermed udjævnede produktionen. Dragen kan gøres lettere at pille ned ved at linerne styres på en måde af kontrolkassen så dragen trækker sig strømlinet under nedfarten
Svinghjul som mellemlager har de sædvanlige problemer med pris, effekttab og dårlig skalering.
Hvis det var et nemt og billigt mellemlager, ville det også fungere som nemt og billigt mellemlager for vindmøllestrøm.
Jeg har også et problem med at se den her drageteknik skalere til MW størrelse. Er der nogen, der har et bud på hvor hurtigt et kabel vil blive slidt hvis man hele tiden spoler det ind og ud og skal drive en generator?
Det kunne måske have potentiale offshore, idet der er masser af plads og systemet kan klare sig med et anker i stedet for, som ved turbiner, et fundament. Udfordringen ligger nok i håndteringen af meget store drager, 25 m2 kan stadig håndteres af en person, men 250 m2?
Mie Stage, Ingeniøren har refereret en del historier fra udlandet i fortiden. Måske den journalistiske kvalitet af ovenstående ville være højere, hvis du relaterede lidt til det...
Og hvordan er det i forhold til lagring i batterier? (Batteriet indgår i tegningen)
I følge kitepowers hjemmeside har de gennemført ca 160 'udrulninger' af kabel med drage.
@Kristian Jensen
Hvor har du de 250m² fra?
Et svinghjul i sådan en konstruktion her ville give mening på en helt anden måde end på en vindmølle. Det skal jo kun levere energi mens wiren spoles ind. Når vinden lægger sig, tages dragen jo ned og energiproduktionen stopper. Så må man trække på grundlast eller slukke sit tv.
At mene at det kræver 25% energi at trække en drage ned, kan vist kun udtales af én som ikke har været i nærheden af en powerkite. eller en hvilken som helst styrbar drage, faktisk. ´Nuff said :)
Jeg kan ikke umiddelbart se (jeg har kun brugt minimal tid på deres site) om de tænker at deres drager skal indgå i en grid-produktion, langt ude for lands lov og ret, offgrid eller hvor henne. Men uanset hvad, så tror jeg heller ikke på ideen.
De er allerede bagud på point...
http://www.skysails.info
forekommer mindre dødfødte end hollændernes koncept, hvis man vil udforske den genre.
En repræsentant ses her: http://en.wikipedia.org/wiki/Focke-Achgeli...
Kunne man forestille sig de enkelte rotorblade erstattet af skærme ? F.eks i stil med dem, der benyttes til paragliding ?
Forhåbentligt er de 20kW målt EFTER at der er taget hensyn til virkningsgrad og transmissionstab. Du bør i al fald sandsynliggøre at det ikke er tilfældet.
Og det er altså stadig helt urimeligt at du antager at dragen skal trækkes ned mod vinden. Den skal styres ned, og der skal kun lige præcist være træk nok i den til at snoren holdes stram. Dvs. den skal styres så dragens trækkraft er lig med tyngdekraftens træk i kablet + en lille smule til at stramme det hele op, og motoren skal så tilsvarende kun levere det lille træk til at stramme op. Hvorvidt de kan lykkes med at lave sådan en styring automatisk tør jeg ikke udtale mig om, men der er intet fysisk umuligt i det. Mennesker kan finde ud af at gøre det i hånden, som Mogens Kjær og Troels Gripping gør opmærksom på. Dermed giver betragtningerne om at det at trække hurtigere ind skulle koste vindhastigheden i tredje potens heller ikke mening. Der er det træk i linen som man har behov for, op til det maksimum som vinden kan levere.
Jeg er ikke vild med at forsvare koncepter som jeg ikke selv tror på har en fremtid, men det skal skydes ned med ordentlige argumenter.
Forhåbentligt er de 20kW målt EFTER at der er taget hensyn til virkningsgrad og transmissionstab. Du bør i al fald sandsynliggøre at det ikke er tilfældet.
Og det er altså stadig helt urimeligt at du antager at dragen skal trækkes ned mod vinden. Den skal styres ned, og der skal kun lige præcist være træk nok i den til at snoren holdes stram. Dvs. den skal styres så dragens trækkraft er lig med tyngdekraftens træk i kablet + en lille smule til at stramme det hele op, og motoren skal så tilsvarende kun levere det lille træk til at stramme op. Hvorvidt de kan lykkes med at lave sådan en styring automatisk tør jeg ikke udtale mig om, men der er intet fysisk umuligt i det. Mennesker kan finde ud af at gøre det i hånden, som Mogens Kjær og Troels Gripping gør opmærksom på. Dermed giver betragtningerne om at det at trække hurtigere ind skulle koste vindhastigheden i tredje potens heller ikke mening. Der er det træk i linen som man har behov for, op til det maksimum som vinden kan levere.
Jeg er ikke vild med at forsvare koncepter som jeg ikke selv tror på har en fremtid, men det skal skydes ned med ordentlige argumenter.
Jeg formoder skam at de 20 kW er målt efter tab, altså at anlægget yder 20 kW når dragen trækkes ud med den kraft og hastighed generatorens moment kan modstå ved maksimal elgeneration.
Men det ændrer ikke på at der er et energitab på mindst 7% i begge retninger.
Dvs at en 100% effektiv generator, trukket via en gearkasse med 0 friktion, ville yde 21,4 kW med samme kraft og hastighed på dragen - hvilket kun er muligt i teorien. De 1,4 kW går altså tabt, når dragen trækker med maksimal effekt.
Dette effekttab betyder også at motoren skal bruge 7% af de 21,4 kW, alene til at trække sig selv og gearkassen ved det givne omdrejningstal. Her bruger motor+gearkasse således 1,4 kW, med en virkningsgrad på 0, fordi den ikke trækker andet end sig selv.
Så selvom dragen kan trækkes ind helt uden vindmodstand, så kræver det stadig minimum 1,4 kW.
Det er dog under alle omstændigheder umuligt at undgå vindmodstand, når dragen trækkes ind imod vindretningen, især hvis "træk-ind-tiden" skal minimeres, så det må være rimeligt at antage at det koster en kW eller to.
Hvis det koster 2 kW, og motoren selv skal bruge 1,4 kW, så arbejder motordrevet i denne del af cyklus med en virkningsgrad på 41%.
Her går det galt igen. Du antager at tabet er konstant, uanset belastning. Den antagelse kommer du altså til at dokumentere hvis jeg skal tro på den.
Men uanset hvad, så er det uinteressant, for dragen bør kunne trækkes ind langt hurtigere end den trækkes ud. Hvis det koster 4kW i 10% af tiden og man får 20kW i 90% af tiden, så er gennemsnitsydelsen over 17kW. Selv hvis motoren kræver 21,4kW mens der trækkes ind bliver gennemsnitsydelsen over 15kW.
Det er så skønt at ing.dk sender indlæg to gange hvis man genindlæser siden... Helt uden at man bliver advaret om at man sender igen.
Dragen yder iflg artiklen 3,1 kN ved 7 m/s. Dermed skal den trække linen ud med 25 km/h, for at yde de 21,4 kW før effekttab.
De 300 m line tager altså 43 sekunder at trække ud, når anlægget yder 20 kW.
Du forventer altså at kunne trække dragen (på 25 m2) de 300 m tilbage - imod vindretningen - på kun 4,3 sekunder, inklusiv acceleration og nedbremsning, med kun 21,4 kW.
Det kræver en gennemsnitsfart på 230 km/h, hvor dragen skal accelerere fra "stående" start, og bremse ned til stilstand igen, indenfor 4,3 sekunder.
Det må jo så være noget med at accelerere fra 0 til 460 km/h på 2,1 sekund, og bremse ned ligeså hurtigt igen.
Og det vil du klare med 21,4 kW ?
Jeg tør slet ikke regne på hvor meget modstand dragen yder ved 460 km/h, plus vindhastigheden - for slet ikke at tænke på hvordan den opfører sig i luften, ved disse hastigheder.
Mon den overhovedet kommer tilbage i ét stykke?
Jeg kan til nøds acceptere at du kan hale dragen ind i løbet af 15 sekunder, dvs med 75 km/h i snit, med de 21,4 kW - hvilket så kræver 23 kW med effekttab.
Det giver så 20 kW i 75% af tiden, og et forbrug på 23 kW i 25% af tiden, hvilket giver 9,75 kW i snit, når der er vind nok til fuld effekt.
Men det er der jo nogen der påstår at der ikke er hele tiden, så derefter skal du så beregne den endelige kapacitetsfaktor ift middelvindhastighed og -profil på placeringen.
Hvordan du end ender og drejer det, så er 5 kW i snit optimistisk.
Kitegen windpower se https://www.youtube.com/watch?v=3fINSbhLhAg
Fin video, som Niels har fundet, viser meget godt at Sørens gætterier er .... gætterier, som sædvanlig uden meget hold i virkeligheden.
Det er rigtigt at dragerne laver et grimt indgreb i luftrummet - formodentligt kan de placeres forholdsvist tæt, hvis synkroniserede, i "drageparker" for tildels at modvirke denne uheldige egenskab.
Til gengæld formoder jeg, at dragerne har ringe støj- og lysgener, i modsætning til vejrmøllerne, der, som vi alle ved, har en katastrofal indvirkning på naboernes velbefindende.