資料圖:海上無人機發(fā)電系統(tǒng)。
目前全世界都在努力更多地使用可持續(xù)電能,一家荷蘭公司相信一個自主飛行的系留無人機隊可以替代高成本的風(fēng)力渦輪發(fā)電機。位于海牙的Ampyx動力公司正在研究利用系留固定翼無人機來驅(qū)動一個地面發(fā)電機(類似于通過風(fēng)箏收集風(fēng)能發(fā)電)。該公司計劃在2018年演示驗證一套250kW的發(fā)電系統(tǒng),在21世紀(jì)20年代演示驗證一套2MW的發(fā)電系統(tǒng)。
Ampyx動力公司是幾家正在探索空中風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)(AWES)的公司之一。某些公司通過吹過風(fēng)箏的側(cè)風(fēng)來驅(qū)動地面發(fā)電機,其他一些公司,例如一家目前隸屬Google旗下的美國開發(fā)商Makani正試圖開發(fā)固定翼的“能量風(fēng)箏”,將螺旋槳驅(qū)動的發(fā)電機產(chǎn)生的電能通過系留電纜傳回地面。
Ampyx采取了一種折中方案,它使用無動力的系留無人機,可視風(fēng)力條件在平臺起飛,必要時可進(jìn)行回收。一旦升空,飛機按橢圓或8字形航路飛行。在無人機飛行過程中,隨著它的升高和降低,無人機與地面間的系留電纜被拖曳,由此產(chǎn)生的牽引力驅(qū)動與系留電纜相連的一個圓柱形的鼓狀裝置進(jìn)行發(fā)電。
Ampyx的創(chuàng)始人和技術(shù)負(fù)責(zé)人理查德·魯伊特坎普表示:“AWES的潛力在20世紀(jì)80年代就被發(fā)現(xiàn)了,但是直到如今,材料科學(xué)、CFD技術(shù)等方面的發(fā)展才使AWES得到實現(xiàn)?!盇mpyx公司于2009年開始測試相關(guān)技術(shù)。證明了確實能夠發(fā)電,該公司從零開始開發(fā)了應(yīng)用于該系統(tǒng)的自主飛控系統(tǒng)。
魯伊特坎普表示:“對普通飛機來說,拉起操縱桿將提高攻角,提高升力,降低速度,但是我們的系留無人機爬升時,它的升力更大,速度更快,這與其他飛機有根本區(qū)別,因此,目前我們的無人機沒法采用現(xiàn)成的自動飛控系統(tǒng)?!?
該公司新設(shè)計的AP3雙尾撐無人機采用了更精確的傳感器和生命周期更長的機載系統(tǒng),具有250kW的發(fā)電能力。該公司與德國電力公司E.ON簽署伙伴關(guān)系,AWES是重要的合作內(nèi)容。Ampyx希望在2018年下半年試飛AP3,測試工作在愛爾蘭馬尤郡進(jìn)行。
AP3翼展達(dá)12米,幾乎T-6教練機一樣大。Ampyx正試圖為該飛機取得歐洲航空安全局的“特定種類無人空中系統(tǒng)”認(rèn)證。雙尾撐設(shè)計使無人機的系留電纜可系于靠近飛機重心的地方。無人機的起飛通過電動彈射器實現(xiàn),飛機的回收系統(tǒng)使無人機在空中減速,一旦無人機錯過了降落的平臺,系留電纜將把它拉拽回來,同時,起落架的設(shè)計使無人機可在高下降速率條件下著陸。
如果AP3試驗成功,Ampyx希望開發(fā)能發(fā)電2MW的商用系統(tǒng)。魯伊特坎普表示:“Ampyx正嘗試一種新構(gòu)型,包括雙體飛機或飛翼布局飛機。不管怎樣,2MW發(fā)電飛機的翼展很有可能達(dá)到20米。”
魯伊特坎普相信2MW的發(fā)電系統(tǒng)將在生命周期內(nèi)達(dá)到與風(fēng)力渦輪發(fā)電機相近的供電能力。同時,在由于地面水深等原因無法建造支撐風(fēng)力渦輪發(fā)電機必須具備的混凝土結(jié)構(gòu)的地區(qū),AWES將占據(jù)更大的市場。他表示:“我們的AWES將占據(jù)2MW發(fā)電系統(tǒng)最大的市場,該系統(tǒng)初步設(shè)計已經(jīng)開始了?!?
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