Drohnen könnten dabei helfen, die Netto-Null-Ziele durch die Nutzung von Windenergie zu erreichen? Dafür hat Dr. Duc H. Nguyen, Dozent für Flugdynamik und -steuerung an der Universität Bristol, vom Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) einen Zuschuss in Höhe von 375.000 Pfund erhalten, um weitere Forschungen auf dem aufstrebenden Gebiet der luftgestützten Windenergiesysteme (AWES) durchzuführen.
Bei AWES wird eine Drohne an eine Bodenstation gebunden, um in größeren Höhen als bei herkömmlichen Windturbinen Windenergie zu gewinnen. Der starke Wind zieht die Drohne von der Bodenstation weg, treibt den Generator an und erzeugt so Strom.
Herausforderungen lösen
Diese Technologie kann dem britischen Energiesektor zu gute kommen. Sie verringert den CO2-Fußabdruck, erhöht die Flexibilität von Offshore- und Onshore-Anlagen und verbessert den Betrieb in abgelegenen Gebieten.
Um möglichst viel Strom zu erzeugen, müssen AWES in komplizierten Mustern fliegen, während sie starken aerodynamischen Kräften ausgesetzt sind. Diese Anordnung schafft ein komplexes System mit heiklen Handhabungseigenschaften - eine kleine Fehleinschätzung könnte die Drohne auf den Boden stürzen lassen.
Das ist die Herausforderung, die Dr. Nguyen und seine Mitarbeiter im Rahmen dieses Projekts zu lösen hoffen. Er hofft, dass das Projekt den Weg für die Kommerzialisierung von AWES ebnen wird. Und zwar, indem es die Sicherheit und Effizienz der Drohnen verbessert.
Ein enormes Potenzial nutzen
Dr. Nguyen von der Fakultät für Bauwesen, Luft- und Raumfahrt und Design erklärt: „Die Windenergie aus der Luft hat ein enormes Potenzial und könnte bis 2050 Strom im Wert von 70 Milliarden Euro pro Jahr erzeugen.“
Es handelt sich jedoch noch um eine neue Technologie. In vielen Fällen wurde ein Kompromiss eingegangen: Neue Konstruktionen wurden schnell für Testflüge eingesetzt, bevor ihre Flugeigenschaften vollständig bekannt waren. Dadurch konnten viele AWES-Prototypen im Betrieb nicht ihre volle Kapazität erreichen.
Das hat dazu geführt, dass das Programm vorzeitig beendet wurde und die Kommerzialisierung nicht so richtig in Gang kam. „In diesem Projekt wird versucht, diese Herausforderung durch den Einsatz von Bifurkations- und Fortsetzungsmethoden zu bewältigen.“
Diese numerischen Verfahren wurden bereits erfolgreich in Studien zur Flugzeugdynamik eingesetzt, um gefährliche Verhaltensweisen wie von Piloten verursachte Schwingungen, Flattern und Trudeln vorherzusagen.
Nächster Schritt zu erneuerbaren Energien
Dr. Nguyen schloss: „Indem wir die bestehenden Techniken durch Bifurkationsmethoden ersetzen, kann AWES erhebliche Kosteneinsparungen und eine verbesserte Leistung erzielen, was diese Technologie letztlich der Kommerzialisierung näher bringen wird.“ Das Projekt profitiert auch von der Zusammenarbeit mit zwei führenden Akteuren in diesem Sektor, dem norwegischen Start-up-Unternehmen Kitemill und der Universität Carlos III in Madrid.
Thomas Hårklau, Mitbegründer und Chef von Kitemill, sagte dazu: „Die Initiierung und erfolgreiche Finanzierung dieses AWES-Projekts ist eine wichtige Entwicklung im Bereich der erneuerbaren Energien. Die AWES-Technologie mit ihrer außergewöhnlichen Materialeffizienz und höheren Energieausbeute hat das Potenzial, eine dominierende Kraft in der Energiebranche zu werden.
„Wir freuen uns, mit Duc Nguyen und der Universität Bristol an dieser Initiative zusammenzuarbeiten. Dieses Projekt bringt nicht nur die Netto-Null-Mission des Vereinigten Königreichs voran, sondern sichert auch die britische Kompetenz in diesem aufstrebenden Sektor. Gemeinsam wollen wir die aktuellen Herausforderungen angehen und den Weg für die Kommerzialisierung von AWES ebnen.“
