Technický ředitel čínských SAWES Energy Technology Company z Pekingu Weng Hanke nedávno oznámil, že jsou připraveni na průlomový letový test. Nejde přitom o letoun ani raketu, nýbrž, poněkud překvapivě, létající větrnou turbínu S1500 o slušném výkonu 1 MW. Vyvinuli ji ve spolupráci s Tsinghua University a institutem CAS Aerospace Information Research Institute.
Tenhle zázrak vypadá jako vzducholoď, ale je to vlastně výkonná větrná elektrárna (BAT, buoyant airborne turbine), se kterou lze létat z místa na místo podle potřeby. Nápad sice není úplně nový a SAWES (Stratospheric Airborne Wind Energy System) již dříve představili létající větrné turbíny, jejich výkon ale bledl v porovnání s S1500. Loni v říjnu (2024) létali s modelem S500 ve výšce 500 metrů a generovali cca 50 kW elektřiny. Letos v lednu vypustili S1000 do výšky 1 000 metrů, kde vyráběla 100 kW.
Teď jde o první megawattovou létající větrnou turbínu na světě a všichni jsou zvědaví, jak obstojí. Je to pozoruhodný systém, který lze využít jako zdroj energie i na zcela nepřístupných místech, pokud tam je možné doletět a udržet se v potřebné výšce nad zemí. Do budoucna si dělají zálusk na větrnou turbínu do výšky 10 000 metrů, kde je vítr 200krát silnější než u země.
Jak se dme pýchou Hanke, výkon takové turbíny je srovnatelný s tradiční větrnou turbínou o velikosti 100 metrů. Systém S1500 je navržený tak, aby využíval rychlý a stabilní vítr, který proudí ve výšce cca 1 500 metrů nad zemí. Účinnost takové větrné turbíny by přitom měla být podstatně vyšší než v případě tradičních turbín, které těží větrnou energii jen do výšky kolem 200 metrů nad zemí.
Létající turbína je vlastně héliová vzducholoď, která nese vybavení pro těžbu větrné energie. Generuje elektřinu, kterou pak posílá kabelem dolů na zem. Hanke odhaduje, že v uvedené nadmořské výšce (1 500 m) fouká asi třikrát rychleji než u země. Výkon stejného systému je tím pádem v 1 500 metrech asi 27krát vyšší.
Systém S1500 není vybavený jediným masivním rotorem, ale má k dispozici 12 mikrogenerátorů, které mohou či nemusejí pracovat současně. Jsou vyrobené z uhlíkových vláken. Díky lehké konstrukci váží kompletně celá turbína méně než 1 tunu. SAWES vyřešili unikání helia, takže by turbína mohla létat nepřetržitě 25 let, pokud nebude nutná údržba. Uvidíme někdy něco podobného u nás?
Video: Chinese-built power-generating airborne turbine showcased at Airshow
Literatura
T Omega testují unikátní plovoucí horizontální větrné turbíny
Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2022)
Airloom Energy přinášejí radikální změnu do větrné energetiky
Autor: Stanislav Mihulka (11.11.2023)
Fascinující větrné zdi letos zahájí pilotní provoz u zákazníků
Autor: Stanislav Mihulka (16.06.2024)
Na Hainanu instalovali větrnou godzillu s rekordním výkonem 20 MW
Autor: Stanislav Mihulka (07.09.2024)
Autonomní dronový generátor Windlift těží 30 kWh létáním na kabelu
Autor: Stanislav Mihulka (11.02.2025)
Diskuze:
Omezené možnosti
Kamil Kubu,2025-08-27 10:10:01
Jako ostrovní systém pro izolované odlehlé komunity to snad dává smysl. Městečko uprostřed Austrálie či Sahary, atol někde v Polynésii, výzkumná stanice kdesi v Antarktidě. V Evropě? Nesmysl.
Opravdu?
Ondřej Nosek,2025-08-26 20:16:38
Kolik MWh energie musíme použít, aby jsme si vydělali na vzducholoď naplněnou plynem z top10 nejvzácnějších prvků na zemi ? Proč jenom mi to přijde jako absurdní to celé absolvovat jenom kvůli elektřině?
Když tam nebudou lidi,
Richard Vacek,2025-08-26 19:32:37
tak to můžou plnit levným vodíkem.
Re: Když tam nebudou lidi,
Jan Šimůnek,2025-08-27 12:53:39
Vodík bude asi utíkat rychleji než hélium. Asi by lepší byl horkovzdušný princip, ale je otázka, zda by se to bylo s to udržet ve vzduchu vyráběnou energií (=ohřevem vzduchu touto energií), a jestli by z ní něco vůbec zbylo na dodávání do sítě.
I u toho vodíku se asi dá spočíst úbytek skrze reálně možné materiály, a zda by ten úbytek byla s to pokrýt jeho výroba elektrolýzou s použitím vyrobené elektřiny.
Jinak, pokud se od toho bude něco táhnout k zemi, jakože asi ano, minimálně kotvení a odvod vyrobené elektřiny, tak by se tudy dal doplňovat nosný plyn. A zase nastane problém, že s výškou poroste váha toho kotvení a vedení. Obávám se, že drát na 100 kW bude asi pořádný "macek".
Re: Re: Když tam nebudou lidi,
Vojtěch Kocián,2025-08-27 16:08:31
Molekula vodíku by měla být zhruba stejně velká jako dvakrát těžší atom helia (obojí má v základním stavu 1s orbitaly), jen bude "šišatější". Odpovídá tomu i cca dvakrát větší hustota helia. Prostup skrz materiál pláště by mohl být podobný. Vodík má ale nepříjemnou vlastnost se do některých materiálů vměstnat a měnit jejich vlastnosti. Nicméně by se za podstatně nižší cenu vyplatit mohl. Na ohřev vzduchu by možná ani nestačila vyrobená elektřina a balón by musel být obrovský.
Dráty se dají použít na odvod elektřiny i na kotvení zároveň. Hliník s ocelovým jádrem jako na venkovní vedení po stožárech. Izolace není třeba, pokud povedou na různé strany. 100 kW není zas tak moc, při napětí dejme tomu 5 až 10 kV, ale vzhledem k nutné délce se to nepříjemně nasčítá. Levná a superefektivní elektrárna z toho asi nebude, ale pro specifické využití například v odlehlém městě v horách nebo v poušti (Čína, Austrálie) by se to asi nasadit dalo.
Re: Re: Re: Když tam nebudou lidi,
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-27 18:31:46
Molekula vodíku by měla mít stejný průměr, ale díky nižší hmotnosti se pohybuje zhruba o polovinu rychleji než helium. Úměrně tomu bude rychleji unikat. Ale předpokládám, že jediný důvod pro helium je bezpečnost, protože rozdíl v ceně těch plynů je hodně velký. Ty menší úniky helia by ve skutečnosti byly dražší.
Re: Re: Re: Re: Když tam nebudou lidi,
Jirka Novotný,2025-08-31 21:14:10
Rozhodně se helium používá jako detekční plyn pro zjišťování netěsností. Nevím, jestli líp proniká než vodík, možná má přednost kvůli netečnosti a možnosti detekce, ale jestli ho dokážou držet v balónu 25 let, tak je to bombastický výsledek, který se uplatní kdekoliv jinde. Mluvilo se třeba o balónech pro retranslaci jako levné alternativě družic.
Dovoluji si připomenout
Jan Šimůnek,2025-08-26 12:24:36
povídku A. Kazanceva (co napsal známou povídku "Výbuch" o tom, že Tunguzský meteorit byl cizí kosmická loď), která vyšla ve sbírce "Dar Kaisy" (bohužel, do češtiny to, pokud vím, přeloženo nebylo), popisující něco, co by asi mohlo fungovat: totiž vertikální věže, v nichž vrtule roztáčí vzduch, hnaný nahoru komínovým efektem, nezávislé na denní době a počasí (vyjma velmi silného větru, kdy je nutné stáhnout věže k zemi). Obávám se, že nic lepšího se na tomto poli vymyslet nedá.
Re: Dovoluji si připomenout
Prinz Pavel,2025-08-26 12:55:33
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_updraft_tower
Re: Dovoluji si připomenout
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-26 13:03:08
Testovalo se ;)
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_updraft_tower
https://sk.wikipedia.org/wiki/Slne%C4%8Dn%C3%A1_pr%C3%BAdov%C3%A1_ve%C5%BEa
Jinak hlavní problém větrné energie je její nespolehlivost. Ve výšce 1500 m to bude lepší, ale jestli ten rozdíl bude zásadní, to nevím - současné vrtule už jsou dost vysoko. 10 km by to asi řešilo, ale do toho mají Číňani ještě hodně daleko :)
A ty solární komíny by ve střední Evropě asi nebyly spolehlivé vůbec - stačí, aby bylo celý den zataženo.
Re: Re: Dovoluji si připomenout
Jan Šimůnek,2025-08-26 15:36:24
Kazancev počítal s nepevnou konstrukcí lehce kónického tvaru, která by se v případě silně nepříznivého počasí spustila k zemi. A v podstatě bral, jen to, že při zemi je vzduch vždy teplejší než nahoře (s jakou výškou počítal, z hlavy nevím a knížku momentálně u sebe nemám, ale byly to snad kilometry). S inverzí by si to asi poradilo tím, že autor počítal s vyšší výškou. Zataženo by tomu nemělo moc vadit. Stejně jako noc.
Nicméně nejzajímavější asi na tom celém je, že Kazancev tuhle myšlenku publikoval už v roce 1983. A měl to propracovanější než tehdy existující projekt ve Španělsku (pokud se k informacím o něm v SSSR vůbec dostal).
Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-26 17:00:19
Že je nahoře vždy tepleji než dole, neplatí absolutně. Když je teplotní inverze, je při zemi vrstva studeného vzduchu a na ní leží vrstva lehčího, teplého vzduchu. Pokud by skutečně šlo o výšku mnoha km, tak tam je asi chladněji i při inverzi, ale taková konstrukce je zatím jen v říši sci-fi.
Potom má ta myšlenka ještě jednu klíčovou vadu. On je sice ve větší výšce vzduch chladnější, ale také je tam podstatně nižší tlak. A ze známé rovnice pV = nRT vyplývá, že když klesne tlak, klesne i teplota a když klesne teplota vzroste hustota. A vzduchu s vyšší hustotou se nechce stoupat vzhůru. V podstatě je to jeden z hlavních důvodů, proč je ve větší nadmořské výšce vzduch studenější. Jinak by nebylo možné, aby při vertikální vzdálenosti 10 km existovaly teplotní rozdíly 50 °C i vyšší. Teplý vzduch od země by vystoupal vzhůru i bez nějakého komínu, studený by klesal k zemi a touto konvekcí by se teplota efektivně promíchala. Jenže to by bylo proti fyzikálním zákonům, protože to ignoruje adiabatické teplo :)
Aby ty komínové elektrárny mohly fungovat, musí komín dole nasávat vzduch, který je výrazně teplejší než v okolí.
Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
Jan Šimůnek,2025-08-27 12:39:05
Vaše první námitka by se dala eliminovat dalšími vstupy do "komína" nad hladinou inverze (ta se dá dle konfigurace terénu s dost vysokou pravděpodobností odmítnout.
Vaše druhá námitka by musela zabránit komínovému efektu i ve věžáku (kde bývá, a silný). Pochopitelně, stlačení vzduchu níž se děje tlakem vrstev nad ním, takže pokud bude vzduch v komíně stoupat, bude současně i expandovat na nižší hustotu.
Nicméně jsem svůj příspěvek chápal jen jako upozornění na u nás málo známou SF povídku a současně možnou alternativu k celkově nevábným a veškerou vzdušnou faunu hubícím větrníkům.
Re: Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-27 13:38:05
Ve věžáku jde o úplně jinou konfiguraci, vzduch se ohřívá až uvnitř, do komínu je už ohřátý nasáván. A rozdíl tlaku atmosféry mezi 0 a 40 m je asi 0,5 % (zatímco mezi 0 a 10 km je to asi 380 %). Adiabatická změna teploty při změně tlaku o 0,5 % je zanedbatelná a naprosto ji přebije to, že se uvnitř topí, nebo tam praží slunce.
Re: Re: Dovoluji si připomenout
Florian Stanislav,2025-08-26 20:26:17
Obávám se, že v 10 km je zhruba 1/4 hustoty vzduchu, a tak rychlejší proudění vzduchu tam nahoře bude mít na výkonu co napravovat.
Životnost 25 let balonové elektrárny snad tam, kde nejsou hurikány, hurikánci ani hrikánčata.
Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-26 21:01:45
Nejde tolik o rychlost větru jako spolehlivost. Měl jsem za to, že na rozhraní troposféry a stratosféry vanou větry o rychlosti nižších stovek km/h skoro pořád. Větrná turbína, vedle které musí být v pohotovosti plynová elektrárna, protože si vítr fouká, jak se mu zachce, z hlediska ekologie moc neřeší.
Ale technicky si to moc představit neumím. Už jen 10 km kabelu pro 1 MW výkonu by vážilo spoustu tun. K tomu kotvící lana a v tom řídkém vzduchu by vzducholoď měla nízký vztlak.
Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
Martin Novák2,2025-08-27 09:13:30
Kabel pro 1MW: Například 2 kotvící lanka se širokou základnou poskytnou stabilitu a navíc po nich můžete poslat milion voltů a 1 ampér protože jsou daleko od sebe. Při 100 KV je to 10A. To můžete klidně poslat i po nerezovém kotvícím laně - aspoň z něj opadá led :-)
Ale celkově to moc smysl nedává a v Evropě to z bezpečnostních důvodů celkem určitě neprojde.
Re: Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-27 11:00:37
Tady mají nerezové lano o průměru 14 mm se silou přetržení 11 tun (aby to odolalo tahu větru). Hmotnost 746 g/m. Lano by bylo šikmo, takže pokud by byla turbína ve výšce 10 km, muselo by být o něco delší (řekněme 13 km). To je 9,7 tun na jedno lano.
https://www.lana-retezy.cz/nerezova-lana/sestipramenne-nerezove-lano-6x19m-wsc-7x19/
Ve výšce 10 km je hustota vzduchu 0,41 kg/m3, hustota helia asi 0,05 kg/m3, takže vztlak z 1 m3 by byl 0,36 kg/m3. Dvě lana by vážila 19400 kg, takže by bylo potřeba 54 tisíc m3 helia ve výšce 10 km, jen aby nesly tíhu 2 lan. To je krychle o straně skoro 38 m. Zanedbáno, že by na ta lana působil také vítr. Co by s takovým balíkem helia dělaly větry o rychlosti 300 km/h? :)
Grafenové lano by bylo lepší, kdyby existovalo :)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
Florian Stanislav,2025-08-27 20:13:37
Dobré úvahy a výpočty. Blesk je elektrostatické povahy a tření větru o balon tomu nahrává. Lano by byl dobrý bleskosvod. A když do toho práskne kdo to nahoře opraví?
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
F M,2025-09-02 11:08:23
Jediné co jsem našel je, že ta vzducholoď (možná bez balonu, ale to už by stejně o moc těžší nebylo) má mít "necelou tunu", teda pokud se někdo nespletl v převodech a chyba se nekopíruje, je to možné, samý karbon několik mikro generátorů. Každopádně lanka budou nejtěžší a ten balón bude muset být naddimenzován. Výhoda je růst povrch/objem takže by se to někde sejít mělo. Osobně mě děsí nejvíc ty blesky potom voda a náledí, blesky (riziko) se snad dají nějak naměřit a toto nějak izolovat, voda steče snad, náledí se na lanku teoreticky díky ztrátami udržet nemusí, muže vznikat na balónu? Každopádně mám dojem, že ta čísla jsou klasicky marketingová a náklady (zamlčené) a ty parametry budou trochu jiné, třeba ten výkon nahoře a dostupný dole.
Ve srovnání té fotky s tím videem je vidět, že ta tloušťka nad tunelem řádně nabobtnala.
Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
Florian Stanislav,2025-08-27 20:18:25
-->Měl jsem za to, že na rozhraní troposféry a stratosféry vanou větry o rychlosti nižších stovek km/h skoro pořád.
Nemyslím. Tryskové proudění vysokých rychlostí existuje, ale mělo by podstatný vliv na rychlost letadla.
Re: Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-27 21:10:34
A kdo říká, že vliv nemá? :)
https://en.wikipedia.org/wiki/Jet_stream#Aviation
Je tam i malá zmínka o tom potenciálním energetickém využití.
Re: Re: Re: Re: Re: Dovoluji si připomenout
Florian Stanislav,2025-08-28 18:29:12
Psal jste "Měl jsem za to, že na rozhraní troposféry a stratosféry vanou větry o rychlosti nižších stovek km/h skoro pořád"
Já jsem tomu odporoval, ale nenapsal jsem to jasně.
Myslím, že nevanou rychlostí stovek km/h sporo pořád.
Vanou místně, letecká doprava se protiproudu snaží vyhnout a proud využít, takže jde o lokální proudění. Hlavní směr tryskového proudění je od západu k východu, podél rovnoběžek. Je spíš trubicového charakteru.
Viz schéma na Zeměkouli.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6b/Jetstreamconfig.jpg
Odhady energetického využití se dramaticky liší, jsou tak trochu "ve větru"
Asi se shodneme, že využití větru ve velkých výškách má technické problémy a navíc ani tam pořád když nefouká. A výhodné větrné podmínky jsou místní. Efektivní přenos větrné energie z míst přebytku není vyřešen ani v Německu směr sever--> jih.
U nás asi neuvidíme.
Martin Novák2,2025-08-26 08:49:12
Já myslím že tohle nikde v Evropě letový provoz nedovolí.
Re: U nás asi neuvidíme.
D@1imi1 Hrušk@,2025-08-26 11:01:26
Třeba v USA je u staveb vyšších než 2000 stop povinnost prokázat, že se nejedná o nebezpečí pro letecký provoz, což je taková překážka, že to zatím každého odradilo.
U těch turbín si ale dovedu představit, že by pro ně mohli v nějaké neosídlené oblasti vytvořit bezletovou zónu. V osídlených oblastech by to byl problém např. kvůli záchranářským helikoptérám. A je pravda, že v Evropě neosídlených oblastí moc není. Možná ve Španělsku?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
