Airborne Wind Energy Systems (AWES) sono un nuovo tipo di tecnologia per raccogliere l'energia eolica. La torre e il rotore costosi e pesanti di una turbina eolica convenzionale sono sostituiti da un cavo leggero e un aereo (aquiloni giganti flessibili o grandi droni), rispettivamente. Nel cosiddetto schema di generazione del suolo, AWES usa la forza di tensione del cavo per spostare un generatore elettrico a terra mentre, in scenari di generazione di mosche, l'energia elettrica è prodotta dalle turbine eoliche a bordo dell'aeromobile e trasmessa a terra da un cavo conduttivo. In entrambi i casi, AWES presenta bassi costi di installazione e materiale e opera ad alta quota (oltre 500 metri) dove i venti sono più intensi e meno intermittenti. Presentano inoltre un basso impatto visivo e la loro facilità di trasporto li rendono adatti alla produzione di energia in aree remote e di difficile accesso.

"Le AWES sono tecnologie dirompenti che operano ad alta quota e generano energia elettrica, " spiega Gonzalo Sánchez Arriaga, Ramón y Cajal ricercatore presso il dipartimento di Bioingegneria e Ingegneria Aerospaziale dell'UC3M. "Uniscono discipline ben note dell'ingegneria elettrica e dell'aeronautica, come la progettazione di macchine elettriche, aeroelasticità e controllo, con discipline nuove e non convenzionali relative ai droni e alla dinamica dei cavi, " Aggiunge.

All'interno di questo quadro, i ricercatori UC3M hanno presentato un nuovo simulatore di volo per AWES in un articolo scientifico recentemente pubblicato su Modellazione matematica applicata . "Il simulatore può essere utilizzato per studiare il comportamento di AWES, ottimizzare il loro design e trovare le traiettorie massimizzando la generazione di energia, " spiega il Sig. Ricardo Borobia Moreno, ingegnere aerospaziale dell'area di meccanica del volo presso l'Istituto nazionale spagnolo di tecnologia aerospaziale (INTA) e sta studiando un dottorato di ricerca. nel dipartimento di Bioingegneria e Ingegneria Aerospaziale presso UC3M. Il software, di proprietà di UC3M, è registrato e può essere liberamente scaricato e utilizzato a fini di ricerca da altri gruppi.

Insieme al simulatore, i ricercatori hanno sviluppato un banco di prova di volo per AWES. Due aquiloni da kitesurf sono stati equipaggiati con diversi strumenti e informazioni chiave, come la posizione e la velocità del kite, angoli di attacco e scivolata laterale, e le tensioni legate, sono stati registrati durante molti voli. I dati sperimentali sono stati poi utilizzati per validare diversi strumenti software, come il già citato simulatore e uno stimatore dei diversi parametri che caratterizzano lo stato del kite in ogni istante. "La preparazione del banco di prova ha richiesto un notevole investimento di tempo, impegno e risorse, ma ha anche suscitato l'interesse di un gran numero di nostri studenti. Oltre alla ricerca, il progetto ha arricchito la nostra attività didattica, poiché molti di loro hanno svolto i loro progetti finali di laurea e master su AWES, " commenta Gonzalo Sánchez Arriaga, che insegna il corso di Meccanica del Volo nel Corso di Laurea in Ingegneria Aerospaziale presso UC3M.

Un settore in crescita

Attività di ricerca e creazione di nuove società legate alla generazione di energia ad alta quota, vale a dire, ad oltre 500 metri, utilizzando aquiloni e droni sono cresciuti significativamente negli ultimi anni grazie al sostegno finanziario della Commissione Europea e di aziende private come Google, tra gli altri.

gruppo UC3M. lanciato nel 2015 grazie a un Leonardo Grant finanziato dalla Fondazione BBVA, è pioniere in Spagna. Dopo, è stato supportato dal progetto GreenKite (ENE2015-69937R), finanziato dal Ministero della Scienza, Innovazione e Università, che è attualmente in corso. "Le nostre attività comprendono le prove di volo e la stima, controllo e simulazione di AWES, " sottolinea Gonzalo Sánchez Arriaga. "Nel progetto, si sta realizzando un interessante trasferimento di tecnologia e conoscenza, dal mondo dell'aviazione, come i metodi di prova in volo, al mondo dell'energia aerotrasportata, " nota Ricardo Borobia Moreno.