Aproveitando a força dos ventos fortes em altitudes maiores do que as turbinas alcançam, a energia eólica aerotransportada pode ser outra fonte importante de energia renovável, mas vai precisar de uma combinação de designs de sucesso, software mais robusto e boa narrativa para realmente decolar.

O drone quadrado balança ao vento com os Alpes suíços ao fundo. À primeira vista, parece um vídeo de férias de um entusiasta de drones, exceto que o drone está gerando energia quando voa. Um cabo o conecta ao solo e quando o vento puxa o drone, ele libera o cabo através de um guincho, e a energia é produzida. Este é um teste de um sistema de energia eólica aerotransportado pela empresa Skypull da Suíça, e pode ser uma tecnologia fundamental para moldar o futuro das energias renováveis.

Na tentativa de enfrentar as mudanças climáticas, a energia eólica provavelmente será a chave. Em 2027, a Agência Internacional de Energia estima que as turbinas eólicas serão a principal fonte de energia na UE. No entanto, isso também vem com uma série de desvantagens:as turbinas são grandes, caro e difícil de construir.

É por isso que uma série de cientistas e startups estão agora experimentando a chamada energia eólica aerotransportada. Os designs diferem muito, mas geralmente significa usar um dirigível, pipa ou drone, que é conectado ao solo com um cabo, para produzir energia. Instalações aerotransportadas como essas podem acessar ventos mais fortes voando mais alto do que as turbinas eólicas convencionais, enquanto também, em teoria, sendo mais barato e fácil de instalar, compensando algumas das fraquezas do vento de base terrestre.

Implementabilidade

"O vento aerotransportado custará menos em comparação com a energia eólica tradicional, "disse Nicola Mona, co-fundador da Skypull. "Há um fator econômico. Mas também há a possibilidade de implantação. As turbinas eólicas tradicionais estão enfrentando restrições de espaço, enquanto os sistemas aerotransportados podem funcionar em uma variedade maior de lugares. "

O design do Skypull é um híbrido entre um drone multicóptero, e uma aeronave regular de asa fixa. A nave parece uma caixa, com quatro asas unidas umas às outras em um quadrado e rotores nos cantos. Isso permite que ele decole em locais difíceis, mas em altitudes mais elevadas voe como um planador normal, que gera sustentação através de suas asas. No momento, a equipe ainda está testando o conceito com projetos menores de cerca de 1,25 m de envergadura, mas, eventualmente, eles querem construir um drone com uma envergadura total de 17 metros.

A startup decolou quando os três fundadores - Mona, Marcello Corongiu e Aldo Cattano - se conheceram. "Quando conheci Aldo, ele apresentou a ideia para mim, Lembro que minha primeira reação foi:"Isso é loucura, isso nunca vai funcionar, "'disse Mona, um engenheiro aeroespacial que esteve envolvido com várias startups antes. Ainda, com o tempo, ele ficou mais convencido sobre o potencial. "Eu olhei os documentos e os números, e verifiquei tudo, que me convenceu. "

Após, a empresa participou de várias competições de startups, ganhando uma grande quantidade deles. Atualmente a equipe está finalizando o design de seu ofício. "Temos alguns protótipos funcionando, "disse Mona." Eles não se parecem com o produto final, mas eles são bons o suficiente para provar o conceito. "

Que, se vai funcionar, poderia gerar uma quantidade considerável de energia. Mona observa que eles estão atualmente atingindo um pico de produção de 3 quilowatts por metro de envergadura, enquanto seu produto comercial inicial planejado para 2022 alcançará 100 quilowatts por aproximadamente 6 metros de envergadura. A partir disso, será construído um sistema maior que gera 1 megawatt, mais baixo do que uma turbina eólica onshore, que tem em média 2,5 a 3 megawatts, mas interessante para locais remotos e operações fora da rede ao redor do globo.

Outra equipe que aposta no vento aerotransportado é a Ampyx Power, da Holanda. Eles empregam cerca de 50 pessoas para colocar seu projeto no ar. Assim como Skypull, eles estão produzindo uma asa fixa, design semelhante a um drone. Mas a nave do Ampyx Power decola com uma catapulta do solo, e se parece mais com uma aeronave. Seu demonstrador pré-comercial AP3 tem uma envergadura de 12 metros, com duas fuselagens anexadas a ele, lemes traseiros e um estabilizador. Esta nave de teste pode gerar 150 quilowatts de potência.

"Esta é uma geração totalmente nova de tecnologia de energia eólica, "disse Pim Breukelman, diretor comercial da Ampyx Power. "Voamos uma asa aerodinâmica conectada a um cabo, que por sua vez está conectado a um gerador no solo. Voamos a uma altitude entre 200 e 450 metros, onde encontramos ventos constantes e poderosos. "

Os designs do Ampyx Power e Skypull podem parecer totalmente diferentes, mas ambos funcionam de acordo com princípios semelhantes. Eles decolam de forma mecanizada, escalando usando motores, até chegarem a uma certa altitude, geralmente cerca de 200 metros. Lá eles usam a capacidade de elevação de suas asas para agir mais como uma pipa ou planador, sendo puxado pelo vento. O cabo que segura a aeronave é preso a um guincho, que é puxado para fora quando o vento puxa o drone. Isso gera rotação, e, portanto, energia. Quando o guincho é esticado até seu limite, o drone desce automaticamente para iniciar o processo novamente.

Ampyx Power testará seu nono protótipo no final do ano na Espanha, que será seguido por testes na Irlanda. Eles também estão trabalhando em um produto comercial de 2 a 3 megawatts, para onshore, geração de energia offshore e eventualmente flutuante.

"Essas aeronaves podem (eventualmente) voar de plataformas flutuantes, e são adequados para locais no mar onde a tecnologia eólica atual não é lucrativa ou tecnicamente viável, "disse Breukelman." Em alguns anos, este sistema deverá estar operacional. "

Complementar

Apesar de todas as vantagens da versão aerotransportada, Skypull e Ampyx Power não querem substituir a energia eólica regular. "Nosso sistema começa onde terminam as turbinas eólicas, "disse Breukelman, observando que suas aeronaves voam em altitudes mais elevadas do que as turbinas podem alcançar, e são complementares a eles. Ele também diz que o vento aerotransportado pode ser útil para estender a vida útil das turbinas eólicas no mar, cujas fundações podem servir de base para drones aerotransportados.

Nicola Mona concorda. “Sempre precisaremos de uma combinação de fontes de energia, "disse ele." Nunca haverá uma única fonte renovável substituindo tudo. Precisamos de uma combinação de hidro, vento tradicional, vento aerotransportado, solar e geotérmica. "

Enquanto isso, a tecnologia aerotransportada também está evoluindo. Até alguns anos atrás, designs semelhantes a pipas predominaram, semelhantes às versões grandes das pipas voadas pelas crianças na praia. Mas hoje, os projetos de asa fixa, que se parecem mais com drones, estão em ascensão.

"O vento aerotransportado começou adaptando o que já estava voando, - disse Mona. - Então é lógico que as pipas vieram primeiro. Mas, no final das contas, os designs de asa fixa oferecem melhor aerodinâmica e potencial de energia. "

Segurança

Segurança é, Contudo, algo contra o qual as empresas eólicas aerotransportadas ainda estão lutando. Se o vento aerotransportado quiser gerar energia em escala, eles precisarão permitir que seus projetos voem autonomamente ao vento por dias ou até semanas. Os sistemas de software precisarão controlar essas embarcações durante esses períodos, e fazê-los operar sob condições climáticas variáveis. E tudo isso sem eles desabarem.

"Software é o nosso maior desafio agora, "disse Mona." Você quer que esses sistemas sejam totalmente autônomos, o que não é fácil. "

E também há o regulamento. A regulamentação para aeronaves não tripuladas ainda está atrasada em muitos países, também afetando empresas eólicas aerotransportadas.

E, finalmente, há a questão das relações públicas. "Com o tempo, vimos que as pessoas não gostam de turbinas eólicas, "disse Mona, referindo-se a como em países como Alemanha ou Holanda, as turbinas eólicas não estão sendo construídas por causa da oposição local.

"Eles são grandes, pesado e com impacto visual. E o vento aerotransportado também corre o risco de uma reação pública, porque eles voam sobre as cabeças das pessoas. Então, vamos precisar de uma boa narrativa, e ênfase na segurança, para evitar a mesma reação que vimos contra as turbinas eólicas. "