Енергія прямо з неба: вітер

На це нове джерело енергії готові поставити свої мільйони найсерйозніші інвестори, серед яких є навіть Google. Йдеться про літаючих вітрогенераторів. Ідея і справді революційна, але чи дозволить її втілення і справді зробити з вітру в небі серйозний бізнес на землі?

Над Тихим океаном дують вітри, що досягають швидкості 25 вузлів і підкидають кайтбордистів під самі небеса. На березі потоки повітря весело збігають вгору по приморських утісах і мчать далі в прерії, де тереблять високу траву, створюючи подобу морських хвиль на суші. На зльоті вітер втомлено тикається в борт фургона, припаркованого наприкінці ґрунтовки. На вантажівці напівоблізла реклама: «У Тома сніданки на будь-який смак». Правда, у фургоні немає ні чіпсів, ні якихось «чоко-тако». Замість цього там тісним рядком сидять четверо молодих хлопців і пильно дивляться в комп'ютерні дисплеї, заповнені програмним кодом. Все це трохи нагадує роботу шукачів ФБР, які зачаїлися і чекають сигналу до початку операції. Але тут один з хлопців вистрибує із задніх дверей фургона і підхоплює щось схоже на велику авіамодель.

Електростанції вчаться літати

Тримаючи цю модель в руках, він йде назустріч вітру. Модель за розмірами майже така ж, як і він сам. По рації чується голос з фургона: «Підготуєшся, і запускай!». І тут літачок змиває в небо. Його пропелер негромко жужжить. Пілот, вставши поодаль, керує апаратом з дистанційного пульта, але навіть з боку видно, що перед нами зовсім не дитячі забави з радіокерованими літачками. Літак не мечеться по небу, а нарізає один за одним абсолютно ідентичні кола. Із землею його з'єднує тросик. Через кілька хвилин пілот кладе пульт на землю, і управління бере на себе електроніка. Тепер апарат літає вже сам по собі.

Компанія Joby розробляє вітрогенератори, що літають як повітряні змії. При наборі висоти вони використовують пропелери з електроприводом, які потім перетворюються на пасивні турбіни, що виробляють електроенергію.

Якщо за всім цим дійством стане спостерігати непосвячений, думка про те, що на його очах проходять випробування новітнього методу генерації екологічно чистої енергії, ймовірно, останньою прийде йому в голову. Однак саме ця здогадка буде правильною. Прямо тут, на узбережжі, на північ від міста Санта-Круз (штат Каліфорнія) інженери з компанії Joby Energy займаються розробкою електрогенератора типу «літаючий вітряк». Як і в звичайному вітрогенераторі, в ньому для вироблення електрики використовуються пропелери (вітрові колеса), що приводять в обертання вал генератора, проте на цьому все подібність і закінчується. У компанії Joby хочуть повністю позбутися здоровенних щогл-опор, що визначають характерний силует вітряних електростанцій. Мета конструкторів - привчити електростанцію до польоту.

Запущений оператором «літачок» набирав висоту, поки не натягнувся повідець. На цій висоті зустрічний вітер вже забезпечує достатню підйомну силу, так що літаковий пропелер можна використовувати як ротор вітрогенератора. У компанії Joby будують зараз подібні апарати раз у десять більше модельки, яку відчувають у нас на очах. На деяких встановлюють відразу по 12 пропелерів. Коли ця система почне реально функціонувати, вироблену електрику будуть подавати на землю прямо через тросик-повідок, після чого струм направлять в електричну мережу.

Ближче до потужних вітрів

Поруч з гідроелектроенергетикою або вугільними електростанціями ці літаючі генератори виглядають приблизно як комар поруч з «Боїнгом». Проте ця галузь, що нещодавно виникла, переживає зараз бурхливий підйом, а лідирують в ній Joby і його найближчий конкурент Makani Power. Крім того, поблизу поштовхнеться ще більше дюжини стартапів. На етапі НДДКР у цей напрямок, судячи з оцінок, вкладено вже не менш ніж $50 млн. В надії на прийдешній серйозний прорив починання підтримує венчурний капітал з Кремнієвої долини, а також і ARPA-E - відоме агентство при міністерстві енергетики, що фінансує дослідження в перспективних напрямках. Засновники компанії Google Ларрі Пейдж і Сергій Брін буквально впали в захват від перспектив літаючої енергетики і вклали в компанію Makani свої $20 млн. Кліматолог Кен Кальдейра, старший науковий співробітник в Інституті науки Карнегі при Стенфордському університеті, методично порівняв за всіма аспектами цей новий напрямок з іншими видами енергетики і прийшов до вельми оптимістичних висновків: «Літаючі електростанції - це одне з небагатьох потенційних джерел, здатних забезпечити вироблення енергії в тих масштабах, в яких це потрібно людству».

У літаючих вітроенергетичних комплексах майбутнього може бути рівно стільки ж турбін, скільки їх розміщують в сучасних вітропарках, і відстань між генераторами буде така ж. Єдина відмінність в тому, що енергоустановки стануть літати на своїх повідках на висотах метрів на 300 вище, ніж розташовуються сучасні турбіни. Вітер там відрізняється більшою силою і сталістю, а це означає, що вітрогенерація виявиться високоефективною не тільки в найбільш негостинних куточках нашого світу. В результаті нова технологія зможе отримати досить широке поширення. «Літаючий вітряк - це той же звичайний вітряк, тільки встановлений на дуже високій вежі, причому платити за цю вежу вам вже не доведеться», - говорить Джо Бен Бевірт, засновник компанії Joby Energy.

Високий ККД, низька вартість, екологічна чистота - все це звучить чудово, однак, щоб ці надії дозріли до практичного застосування, проектовані апарати повинні навчитися безпечного самостійного зльоту, паріння в небесах протягом багатьох діб і приземлення без участі в цьому людини. Такі принципові вимоги, до повноцінної реалізації яких ще роки і роки.

«Літаючими електростанціями займаються зараз ті, кого можна зарахувати до породи мрійників, - стверджує Форт Фелкер, провідний фахівець з вітроенергетики в Національній лабораторії відновлюваних джерел енергії, - проте нікому з них поки ще не вдалося представити на ринок такий виріб, який би повністю відповідав вимогам щодо надійності та безпеки, які пред'являються до літальних апаратів».

Остання експериментальна модель Makani Wing 6 з крилом триметрового розмаху може в автономному режимі зависати на зразок вертольота або літати як літак, виписуючи задані фігури. Засновник компанії Makani Power Хардем в юності всерйоз думав про кар'єру віндсерфера. На старших курсах MIT він подружився з ще одним віндсерфером з такою ж, як і у нього, винахідницькою жилкою - Солом Гріффітом. У компанії з Доном Монтег'ю, колишнім кейтбордером і віндсерфером-професіоналом вони втрьох і створили свою фірму. «Роки, проведені на морі під вітрилом, дозволяють буквально животом відчути, яка міць криється в звичайному вітрі», - говорить Хардем.

Хайтек у сторожці

У тому самому фургоні, який зовні розмальований рекламою сніданків, інженер Хенрі Халлам ділиться зі мною своїми задумами: "На сьогодні у нас плани провести деякі випробування на витривалість і попрацювати в режимі автономного польоту. Якщо все пройде так, як ми припускаємо, це буде навіть нудно ". Даремно він хвилювався - нинішній вітер нудьгувати не дасть. Вже на четвертому заході несподіваний шквал перевертає модель, вона випльовує згусток полум'я, робить кілька зигзагів і грубо шльопається об землю.

Бевірт вистрибує з вантажівки, а слідом за ним поспішає інженер Грег Хорн з вогнегасником. На щастя, літачок обійшовся без пошкоджень. Цю авіамодельку слід розглядати всього лише як випробувальний стенд, призначений для налагодження систем управління польотом. Роботи з електрогенератором відкладені на потім, але цього разу вітер виявився настільки сильним, що контролер, керуючий мотором, не зміг належним чином підтормозити пропелер. «У нас пішов такий сильний струм, що розплавилися дроти», - каже Хорн. Бевірт обертається до мене з посмішкою: «Тепер ви бачите, скільки там»