Airborne Wind Energy Systems (AWES) zijn een nieuw soort technologie om windenergie te oogsten. De dure en zware toren en rotor van een conventionele windturbine worden vervangen door een lichte ketting en een vliegtuig (flexibele gigantische vliegers of grote drones), respectievelijk. In het zogenaamde grondopwekkingsschema, AWES gebruikt de spankracht van de ketting om een ​​elektrische generator op de grond te bewegen, terwijl, in scenario's voor het genereren van vliegen, de elektrische energie wordt geproduceerd door windturbines aan boord van het vliegtuig en door een geleidende ketting naar de grond overgebracht. In beide gevallen, AWES heeft lage installatie- en materiaalkosten en werkt op grote hoogte (meer dan 500 meter) waar de wind intenser en minder intermitterend is. Ze hebben ook een lage visuele impact en hun gemakkelijker transport maakt ze geschikt voor het produceren van energie in afgelegen en moeilijk toegankelijke gebieden.

"AWES zijn disruptieve technologieën die op grote hoogte werken en elektrische energie opwekken, " legt Gonzalo Sánchez Arriaga uit, Ramón y Cajal research fellow bij de afdeling Bioengineering and Aerospace Engineering aan de UC3M. "Ze combineren bekende disciplines uit de elektrotechniek en de luchtvaart, zoals het ontwerp van elektrische machines, aeroelasticiteit en controle, met nieuwe en niet-conventionele disciplines met betrekking tot drones en tetherdynamica, " hij voegt toe.

Binnen dit kader is de UC3M-onderzoekers hebben een nieuwe vluchtsimulator voor AWES gepresenteerd in een wetenschappelijk artikel dat onlangs is gepubliceerd in Toegepaste wiskundige modellering . "De simulator kan worden gebruikt om het gedrag van AWES te bestuderen, hun ontwerp optimaliseren en de trajecten vinden die de opwekking van energie maximaliseren, " legt de heer Ricardo Borobia Moreno uit, lucht- en ruimtevaartingenieur van de Flight Mechanics Area aan het Spaanse Nationale Instituut voor Lucht- en Ruimtevaarttechnologie (INTA) en studeert een Ph.D. in de afdeling Bio-engineering en Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan UC3M. De software, eigendom van UC3M, is geregistreerd en kan vrij worden gedownload en gebruikt voor onderzoeksdoeleinden door andere groepen.

Samen met de simulator, de onderzoekers hebben voor AWES een flight testbed ontwikkeld. Twee kitesurf kites zijn uitgerust met verschillende instrumenten en belangrijke informatie, zoals de positie en snelheid van de vlieger, aanvals- en zijsliphoeken, en kettingspanningen, zijn tijdens vele vluchten geregistreerd. De experimentele gegevens werden vervolgens gebruikt om verschillende softwaretools te valideren, zoals de bovengenoemde simulator en een schatter van de verschillende parameters die de toestand van de vlieger op elk moment karakteriseren. "De voorbereiding van het testbed heeft een aanzienlijke tijdsinvestering gekost, inspanning en middelen, maar het heeft ook de interesse gewekt van een groot aantal van onze studenten. Naast onderzoek, het project heeft onze onderwijsactiviteiten verrijkt, aangezien velen van hen hun bachelor- en master-eindprojecten op AWES hebben uitgevoerd, " zegt Gonzalo Sánchez Arriaga, die de cursus Flight Mechanics doceert in de opleiding Luchtvaart- en Ruimtevaarttechniek aan UC3M.

Een groeiende sector

Onderzoeksactiviteiten en de oprichting van nieuwe bedrijven met betrekking tot de opwekking van energie op grote hoogte, Het is te zeggen, op meer dan 500 meter, door het gebruik van vliegers en drones zijn de afgelopen jaren aanzienlijk gegroeid dankzij de financiële steun van de Europese Commissie en particuliere bedrijven zoals Google, onder andere.

UC3M-groep. gelanceerd in 2015 dankzij een Leonardo Grant gefinancierd door de BBVA Foundation, pioniert in Spanje. Daarna, het is ondersteund door het GreenKite-project (ENE2015-69937R), gefinancierd door het Ministerie van Wetenschap, Innovatie en Universiteiten, dat is momenteel aan de gang. "Onze activiteiten omvatten de vliegtesten en de schatting, controle en simulatie van AWES, " wijst Gonzalo Sánchez Arriaga aan. "In het project, er vindt een interessante overdracht van technologie en kennis plaats, uit de luchtvaartwereld, zoals de vliegtestmethoden, naar de wereld van energie in de lucht, " merkt Ricardo Borobia Moreno op.