Airborne Wind Energy Systems (AWES) är en ny typ av teknik för att skörda vindkraft. Det dyra och tunga tornet och rotorn i ett konventionellt vindkraftverk ersätts av en lätt tether och ett flygplan (flexibla jättekites eller stora drönare), respektive. I det så kallade markgenereringsschemat, AWES använder bandets spänningskraft för att flytta en elektrisk generator på marken medan, i fluggenerationsscenarier, den elektriska energin produceras av vindkraftverk ombord på flygplanet och överförs till marken av en ledande bindare. I båda fallen, AWES uppvisar låga installations- och materialkostnader och fungerar på hög höjd (över 500 meter) där vinden är mer intensiv och mindre intermittent. De har också en låg visuell påverkan och deras enklare transport gör dem lämpliga för att producera energi i avlägsna och svåråtkomliga områden.

"AWES är störande teknik som fungerar på stora höjder och genererar elektrisk energi, "förklarar Gonzalo Sánchez Arriaga, Ramón y Cajal forskare vid institutionen för bioingenjör och rymdteknik vid UC3M. "De kombinerar välkända discipliner från elektroteknik och flygteknik, såsom konstruktion av elektriska maskiner, aeroelasticitet och kontroll, med nya och icke-konventionella discipliner relaterade till drönare och tether-dynamik, " han lägger till.

Inom denna ram, UC3M -forskarna har presenterat en ny flygsimulator för AWES i en vetenskaplig artikel som nyligen publicerades i Tillämpad matematisk modellering . "Simulatorn kan användas för att studera beteendet hos AWES, optimera sin design och hitta banorna som maximerar energiproduktionen, "förklarar Ricardo Borobia Moreno, rymdingenjör från flygmekanikområdet vid Spanish National Institute of Aerospace Technology (INTA) och studerar en doktorsexamen. vid institutionen för bioingenjör och rymdteknik vid UC3M. Mjukvaran, ägs av UC3M, är registrerad och kan fritt laddas ner och användas för forskningsändamål av andra grupper.

Tillsammans med simulatorn, forskarna har utvecklat en flygprovbädd för AWES. Två kitesurfkites har utrustats med flera instrument och viktig information, såsom drakens position och hastighet, attack- och sidoslutningsvinklar, och bindningsspänningar, har registrerats under många flygningar. Experimentella data användes sedan för att validera olika mjukvaruverktyg, såsom den ovannämnda simulatorn och en uppskattning av de olika parametrarna som kännetecknar drakens tillstånd vid varje ögonblick. "Förberedelsen av testbädden har krävt en betydande investering av tid, ansträngning och resurser, men det har också väckt intresset från ett stort antal av våra studenter. Förutom forskning, projektet har berikat vår undervisningsverksamhet, eftersom många av dem har genomfört sina grund- och masterprojekt på AWES, "kommenterar Gonzalo Sánchez Arriaga, som undervisar flygmekanikkursen i flygteknik vid UC3M.

En sektor som växer

Forskningsverksamhet och skapandet av nya företag relaterade till produktion av energi på höga höjder, det vill säga, på över 500 meter, genom att använda drakar och drönare har ökat betydligt de senaste åren på grund av ekonomiskt stöd från Europeiska kommissionen och privata företag som Google, bland andra.

UC3M -grupp. lanserades 2015 tack vare ett Leonardo Grant finansierat av BBVA Foundation, är banbrytande i Spanien. Efteråt, det har fått stöd av GreenKite-projektet (ENE2015-69937R), finansierad av vetenskapsministeriet, Innovation och universitet, som pågår just nu. "Våra aktiviteter inkluderar flygprov och uppskattning, kontroll och simulering av AWES, "påpekar Gonzalo Sánchez Arriaga." I projektet en intressant överföring av teknik och kunskap genomförs, från luftfartsvärlden, som flygprovsmetoderna, till luftburen energis värld, "konstaterar Ricardo Borobia Moreno.