Framgångsrik testflygning på Chasserals höjder hösten 2018:TwingTec prototyp T 28, en anordning med ett vingspann på tre meter, lyfte oberoende av sitt basfordon, klättrade upp i luften, cirklade självständigt i luften i 30 minuter, producerade elektrisk energi och landade slutligen säkert igen på uppskjutningsplattformen. Kredit:Empa
Alla som någon gång har styrt ett barns drake känner till känslan:Vinden tar tag i draken och drar i snöret. Snöret spänns snabbt, spindeln roterar mellan fingrarna och är svår att kontrollera. Frågan uppstår:Kan denna vilda energi också användas för att generera el?
Rolf Luchsinger är vd för Empas spin-off TwingTec, grundades 2013. Detta gör TwingTec till ett av de första företagen att utveckla luftburna vindkraftverk – och placerar det ett steg före några av sina konkurrenter. Det unga företaget har nio anställda vid sitt huvudkontor i Dübendorf.
Gå upp igen och igen
Tanken bakom projektet är enkel, men praktiken är knepig:meteorologer vet att på en höjd av 500 meter är vindkraften upp till åtta gånger starkare än på en höjd av 120 meter – vilket är navhöjden för moderna vindkraftverk. En drake skulle kunna utnyttja denna starka vind om den skruvar sig upp i cirklar och drar ett rep från en remskiva. En generator som producerar elektricitet är kopplad till linskivans axel. Så snart repet har rullats av, draken glider tillbaka mot markstationen; sålänge, repet lindas upp och uppstigningen börjar på nytt. "Den stora utmaningen är att inte flyga själv, ", säger Luchsinger. "Problemet är att starta och landa automatiskt. Trots allt, drakekraftverket ska kunna leverera el utan att vara kontrollerat av människor.
Rolf Luchsinger, VD för TwingTec, tillsammans med prototyp T 29, som kommer att mata in el i nätet för första gången. Kredit:Empa
Automatiserad flygning lyckades
Hösten 2018, det var precis vad som hände på bergstoppen av Chasseral i västra Schweiz. TwingTec prototyp T28, en anordning med ett vingspann på tre meter, startade från sitt basfordon, klättrade upp i luften, cirklade självständigt i 30 minuter, producerade elektrisk energi och landade slutligen säkert på uppskjutningsplattformen. Nu kommer nästa steg:kontinuerlig kraftgenerering för kunderna.
Luchsingers team arbetar för närvarande på T29-prototypen, som är planerad att vara i drift under en längre tid på Chasseral i november 2019. T29 kommer inte bara automatiskt att lyfta och landa, men kommer också att generera upp till 10 kW elkraft och mata in den i nätet. BKW, ett verktyg för Bern, ansvarar för att överföra den experimentella vindkraften till de första konsumenterna.
Vägen från den första skissen till den första kilowattimmen nätel var lång och slingrande. I början, det fanns idén att använda en drake förstärkt med tryckluft, liknande kitesurfing. Forskning på ett antal prototyper ledde till en struktur med stela vingar. Styrning med flera linor kasserades också till förmån för ett styrsystem med klaffar som ett flygplan. TwingTec använder små rotorer för start och landning, liknar en drönare. Under 2014, TwingTec lämnade in ett banbrytande patent för start- och landningsteknologin för energidraken, som sedan har godkänts i flera länder.
En blick på de många konkurrenterna visar hur lovande energidrakar snart kan vara. Bara i Europa, tio nystartade företag och flera team från universitet och tekniska högskolor utvecklar lösningar för denna typ av energiproduktion. De är alla medlemmar i Airborne Wind Europe Association, som anordnar en stor konferens vartannat år. Den 8:e luftburna vindenergikonferensen (AWEC 2019) kommer att hållas den 15-16 oktober 2019 på University of Strathclyde, Glasgow.
Kredit:Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology
På väg mot kommersialisering
Därför, TwingTec får inte ta för mycket tid och förbereder sig för nästa steg. Resultaten från flygtesterna med T29 kommer snart att leda till den första serieprodukten:TT100, en energidrake med ett vingspann på 15 meter. Placerad på en standardfraktbehållare, draken ska lyfta och landa automatiskt och generera upp till 100 kW elkraft – vilket skulle räcka för 60 småhus.
Dock, in the Swiss mainland you will probably never see energy kites. "Wind power is not suitable for densely populated areas, " says TwingTec CEO Rolf Luchsinger. Customers for this sustainable form of energy generation rather live in remote areas. "We are talking to mining companies, mayors of remote settlements and people on islands. Today those places mostly use diesel generators that emit exhaust gases and noise. Besides of that, diesel fuel has to be delivered at great expense to these places." Autonomously working TwingTec kites could save diesel and take over the entire energy production in the medium term. In the long term, dock, Luchsinger has even bigger plans:to build floating wind farms on the sea with his energy kites. There is plenty of space and wind, and energy-kites won't bother anyone. This is precisely what wind energy needs to speed up the energy revolution.
A lot of capital will be needed to start series production. Prototype T29, which is to fly on the Chasseral in autumn, got financial support by the Swiss Federal Office of Energy (SFOE). Dock, private investors and partners from the energy industry are now being sought for the commercialization phase coming up, so that the enormous potential of wind power can finally be exploited in full scale.
