Kinas S4000 har testet vindkraft 4.000 meter over jorden

Kinas S4000-system for luftbåren vindenergi har gennemført en rapporteret fuld testcyklus ved et testanlæg i det nordvestlige Kina. Forsøget omfattede opstigning, stabil positionering i luften, test af elproduktion og kontrolleret nedtagning fra en højde på op til 4.000 meter. Kinesiske medier beskriver det som den første vellykkede test af elproduktion fra et luftbåret vindsystem i den højde. 25

Det er en væsentlig teknisk milepæl: Platformen skal både bringes sikkert op, holdes stabil i en kabelophængt position, producere strøm og hentes ned igen. Men forsøget dokumenterer endnu ikke den langvarige drift, energimængde, oppetid eller pris pr. leveret kWh, der skal til for at bevise, at systemet kan fungere som et kommercielt kraftværk.

Det var det, testen bekræftede

Udviklingen blev ledet af Lingyi Yunchuan Energy Technology i Beijing i samarbejde med Tsinghua University og Chinese Academy of Sciences' Aerospace Information Research Institute. Ifølge rapporteringen gennemførte S4000 alle planlagte trin og opfyldte de angivne testmål. 26

Det vigtige er ikke blot én enkelt elproduktionsmåling, men samspillet mellem flere krævende systemer:

• heliumløft under opstigning
• fortøjningskabel og jordstation, der kan styre anlægget i højden
• stabil positionering, mens generatorudstyret er i drift
• sikker indhaling og nedtagning af platform og kabel.

S4000 er en videreudvikling af den tidligere S2000-platform. Den opgivne maksimale driftshøjde er hævet fra cirka 2.000 til 4.000 meter. 429

Sådan skal kraftværket i luften fungere

I stedet for at placere en vindmølle på et permanent tårn løfter S4000 et sæt lette generatormoduler med en heliumfyldt aerostat – altså et luftfartøj, der holdes oppe af opdrift. En kabel-forbindelse til en jordstation fastholder platformen og fører den producerede elektricitet ned til jorden. 23

De offentligt beskrevne mål er 67 meter i længden, 40 meter i bredden og 23 meter i højden. Systemet skal kunne bære mere end ét ton nyttelast i luften, levere strøm ved 10-35 kV og er angivet med en designlevetid på 20 år. 26

Kablet er afgørende for hele idéen. Ifølge lokal rapportering skal det både kunne modstå meget store mekaniske belastninger og overføre højspænding fra generatoren i luften til jorden. Det kan desuden føre kommunikation og strøm til udstyr om bord. 3

Løsningen adskiller sig fra dragebaserede systemer, hvor en line løbende rulles ud og ind. I den offentligt beskrevne S4000-konstruktion er generatoren løftet op med selve platformen, mens elektriciteten sendes ned gennem kablet, mens anlægget holdes på plads. 3

Hvorfor netop 4.000 meter?

Tanken bag luftbåren vindenergi er, at vinden højere over jordoverfladen kan være mindre påvirket af terræn og friktion nær jorden end vinden ved navhøjden på konventionelle vindmøller. Det er den mulige ressourcefordel, projektet forsøger at udnytte ved at løfte produktionsudstyret flere kilometer op. 2333

De mest vidtgående påstande om ydelse bør dog behandles med forsigtighed. Offentlig omtale fremhæver stærkere og mere stabile vinde i højden og kalder testen et skridt mod praktisk anvendelse. Den fremlægger imidlertid ikke uafhængigt reviderede data for eksempelvis 5.000-6.000 årlige driftstimer, kapacitetsfaktor, nedregulering, vejrrelateret stilstand eller samlet energiproduktion over anlæggets levetid. 521

Kort sagt viser den vellykkede test, at konstruktionen kan fungere igennem en central driftssekvens. Den viser endnu ikke, om systemet økonomisk kan blive i luften og levere el gennem sæsonskift, vedligeholdelsesforløb og lange perioder med nettilsluttet drift.

Sikkerheden er kun delvist belyst offentligt

Testen understøtter, at funktionerne for opsendelse, svævning, eltest og nedtagning virkede under de konkrete testforhold. Projektet anvender også et intelligent samspil mellem kabel og jordstation til positionering og styring af platformens orientering. Leverandøren Juli Sling oplyser, at virksomheden leverede kabel- samt ud- og indhalingssystemet. 439

Det tilgængelige offentlige materiale er dog ikke detaljeret nok til selvstændigt at vurdere en række afgørende sikkerhedsforanstaltninger, herunder:

• grænser for belastning fra turbulens og ekstrem vind
• automatisk nedtagning ved storm
• lynbeskyttelse
• registrering og håndtering af isdannelse
• redundans i strøm-, kontrol- og kabelsystemer
• håndtering af heliumtab
• procedurer for adskillelse fra anden lufttrafik
• beredskab ved fejl og nødindhaling.

Sådanne løsninger kan godt findes, men de udleverede rapporter dokumenterer dem ikke tilstrækkeligt. De bliver centrale, hvis teknologien skal overbevise som en løsning til drift over lang tid.

Fra prototype til strøm i fjerntliggende områder?

S4000 positioneres til brug i ørkener, på højsletter og på øer, hvor det kan være attraktivt at undgå et højt vindmølletårn og et tungt, traditionelt fundament. Systemet beskrives også som egnet til nettilslutning, hvor der findes et elnet. 713

Udviklingen har desuden en industriel side. Rapporteringen peger på et pilotcenter for forskning og udvikling i Changsha og et slutmontagecenter for aerostater i Yueyang Economic Development Zone. 14 Det indikerer en ambition om at gå videre end en enkelt demonstrator, men der er ikke offentliggjort uafhængigt bekræftede oplysninger om produktionskapacitet, flådeordrer eller en kommerciel udrulningsplan.

I et afsides område vil en realistisk demonstration skulle omfatte langt mere end luftplatformen: jordstation og spil, lokal eldistribution, energilagring og/eller reserveproduktion samt en plan for service og hårdt vejr. Før en større flåde kan forsvares, skal systemet også dokumentere konkurrencedygtighed over for solceller med batterier, dieselgeneratorer og traditionelle vindmøller.

Bundlinjen

S4000-testen er en bemærkelsesværdig validering af en vanskelig arbejdsgang i 4.000 meters højde: opstigning, stabil kabelophængt drift, test af elproduktion og nedtagning. 25 Systemets størrelse, mål for netspænding og industrielle støtte viser et seriøst forsøg på at skabe en platform, der kan anvendes uden for laboratoriet. 214

Den kommercielle betydning er dog fortsat uafklaret. Det afgørende bliver langvarige feltdata om elproduktion, nedetid, modstandsdygtighed mod ekstremt vejr, vedligeholdelse, luftfartsregler, heliumforbrug og den faktiske pris på den leverede elektricitet.