Аспанда құсқа немесе ұшаққа ұқсайтын ерекше нысан пайда болды, бірақ шын мәнінде бұл — 20 000 текше метрлік аэростат, ол 2 000 метр биіктікте электр энергиясын өндіре алады. Бұл — Пекиндік Linyi Yunchuan Energy Technology компаниясы жасаған әлемдегі алғашқы мегаваттық стратосфералық әуе жел энергетикалық жүйесі (SAWES) S2000 туралы. Жақында бұл жүйе сәтті ұшу сынақтарынан өтіп, мұнаралар мен ауқымды жерүсті инфрақұрылымынсыз биік желдердің арқасында электр қуатын өндіре алды.

Жел энергетикасының жаңа дәуірі

Адамзат таза және жаңартылатын энергия көздерін іздеуде желді, күнді және суды белсенді пайдаланып келеді. Әсіресе жел энергетикасында айтарлықтай ілгерілеу байқалады: Дүниежүзілік жел энергетикасы қауымдастығының бағалауынша, 2025 жылдың маусымына қарай әлемдік орнатылған қуат 1 245 ГВт-қа жетеді. S2000 SAWES командасы өткен айда Қытайдың оңтүстік-батысындағы Ибинь қаласында өткен сәтті сынақтар биік жел энергетикасы технологияларын дамытуда маңызды қадам болды деп санайды.

S2000 SAWES жүйесінің құрылымы

S2000 SAWES — барлық энергия өндіру жабдықтары аэростаттың ішінде орналасқан интеграцияланған кешен. Жүйенің өлшемдері 60 × 40 × 40 метрді құрайды. Гелиймен толтырылған аэростаттың ішінде 12 турбина орнатылған. Толтырылғаннан кейін аэростат белгіленген биіктікке көтеріледі және арқанмен бекітіледі.

Жеңіл құрылымының арқасында жүйені көтеру үшін қосымша энергия қажет емес — ол өздігінен ауаға көтеріледі және қозғалтқышсыз қалықтайды. Биіктікте турбиналар жел энергиясын электрге айналдырады, ал электр қуаты арқан арқылы жерге жеткізіледі.

Әуе турбиналарының артықшылықтары мен ерекшелігі

Әуе жел турбиналары — жаңа идея емес. Соңғы жылдары бірнеше аэродинамикалық тұжырымдамалар жасалды: әуе жыландарынан бастап аэростаттық шешімдерге дейін, олардың кейбірін Google (Makani Power) секілді компаниялар қолдады. Алайда олардың көпшілігі прототип деңгейінен аса алмады немесе коммерциялық тұрғыдан тиімсіз болды.

S2000 SAWES биік энергетикалық жүйелер саласында серпіліс деп айтуға болады. Сынақтық ұшу эксперименттік тексеруден инженерлік қолдануға көшу кезеңін көрсетті.

«Қазіргі қуат деңгейінде жүйе бір сағатта шамамен 30 премиум-класс электромобильді толық қуаттауға жеткілікті энергия өндіре алады», — дейді Linyi Yunchuan Energy Technology бас директоры Дун Тяньжуэй.

Неліктен әуе жел энергетикалық жүйелері қажет?

Қазіргі заманғы өнеркәсіптік жел турбиналары өте үлкен: түйін биіктігі 80–120 метрге, қалақ ұзындығы 45–75 метрге жетеді, ал теңіз турбиналары одан да ірі. Мұндай өлшемдер оларды биік ғимараттары бар тығыз қалаларда орнатуды мүмкін емес етеді, сондықтан жел парктері шалғай аудандарға салынып, электр энергиясы желілер арқылы жеткізіледі.

Тағы бір маңызды аспект — желдің сенімділігі. Биіктік артқан сайын желдің күші мен тұрақтылығы өседі, өйткені рельеф, ғимараттар мен өсімдіктердің кедергісі азаяды. Сондықтан қазіргі турбиналар осыншама биік етіп жасалады.

S2000 SAWES бұл екі мәселені де шешеді. 2 000 метр биіктікте жүйе әлемдегі ең биік ғимарат — Бурдж-Халифадан 1 000 метр жоғары қалықтайды, бұл қалалық ландшафтқа әсер етпей, жүйені қалалар үстіне орналастыруға мүмкіндік береді. Биіктік тұрақты әрі күшті желге қол жеткізуді қамтамасыз етеді.

Жылдам орналастыру және мобильділік

S2000-дің тағы бір артықшылығы — орналастырудың қарапайымдылығы. Дәстүрлі турбиналарға қарағанда, ауыр іргетастар, крандар және айлап құрылыс жұмыстары қажет емес, бүкіл жүйені стандартты контейнерлермен тасымалдауға болады. Өндірушінің айтуынша, алаңды дайындаудан бастап толтыру мен көтеруге дейінгі барлық процесс 8–9 сағатты, ал көтеруге арналған газ дайын болса, небәрі 4–5 сағатты алады. Мұндай мобильділік жүйені дәстүрлі жел энергетикасы мүмкін емес жерлерде: шалғай аудандарда, уақытша қондырғыларда, апат салдарын жоюда және төтенше жағдайларда қолдануға мүмкіндік береді.

Linyi Yunchuan компаниясының техникалық директоры Вэнь Ханке екі негізгі қолдану сценарийін атап өтеді: автономды нысандар (мысалы, шекара бекеттері) және дәстүрлі жерүсті жел қондырғыларын толықтыру, осылайша энергиямен жабдықтаудың үшөлшемді құрылымын құру.

Болашағы мен қиындықтары

Жақын арада қалалар үстінде ақ аэростаттарды көре аламыз ба? Әзірге бұл екіталай. S2000 сынақ және тұжырымдамалық кезеңдерден сәтті өтсе де, технология әлі де жаңа. Компанияның мәліметінше, құрылғының қуаты 3 МВт — бұл орташа турбинаға тең, бірақ сынақ кезінде шамамен 385 кВт·сағ электр өндіріліп, жергілікті желіге берілді.

Қиындықтардың бірі — гелий тапшылығы, ол мұндай жүйелердің дамуына елеулі кедергі болуы мүмкін. Кез келген жаңа энергетикалық технология секілді, коммерциялық табыс тек шыңдық қуатқа ғана емес, сенімділікке, қызмет ету мерзіміне, құнына және қолданыстағы электр желілеріне интеграциясына да байланысты болады.