Návrh konstrukce větrné elektrárny zavěšené na draku

Abstract

Větrná energie představuje klíčový pilíř rozvoje obnovitelných zdrojů energie v celosvětovém měřítku. Se zvyšující se poptávkou po udržitelných technologiích se objevují nové přístupy k jejímu využívání – jedním z nich jsou systémy Airborne Wind Energy (AWE), tedy létající větrné elektrárny. Tato zařízení se vznášejí ve vysokých výškách do jednoho kilometru a mohou generovat velké množství elektrické energie s minimálními náklady na zařízení oproti konvenčním větrným turbínám. Tato práce si klade za cíl provést rešerši aktuálního stavu ve vývoji AWE systémů a podrobněji prozkoumat jednotlivé typy těchto zařízení jako je Groud generation a Fly generation. Současné prototypy AWE dosahují výkonů v řádu stovek kilowattů a vyznačují se řadou výhod: nízkými náklady, úsporou materiálu a vysokou mobilitou, díky níž mohou být využity i v odlehlých oblastech jako bezemisní zdroj energie. Předposledním bodem této práce je aerodynamický návrh jednotlivých systémů létajících elektráren včetně výpočtu klíčových parametrů, a základních rozměrů rotorů pro zařízení typu Fly generation. Vývoj těchto systémů má potenciál do budoucna stát se předním ukazatelem, kam se bude ubírat větrná energetika a může představovat zásadní význam pro bezemisní výrobu energie.

Wind energy is a key pillar of renewable energy development globally. As demand for sustainable technologies increases, new approaches to harnessing it are emerging – one of which is Airborne Wind Energy (AWE) systems, i.e. flying wind turbines. These devices can now hover at high altitudes of up to one kilometre, generating large amounts of electricity with minimal equipment costs compared to conventional wind turbines. This thesis aims to investigate the current state of the art in the development of AWE systems and to examine in more detail the different types of these devices such as Groud generation and Fly generation. The current AWE prototypes reach outputs in the order of hundreds of kilowatts and are characterized by a number of advantages: low cost, material savings and high mobility, which allows them to be deployed even in remote areas as an emission-free energy source. The penultimate point of this work is the aerodynamic design of individual AWE systems, including the calculation of key parameters, and basic rotor dimensions for Fly generation systems. The development of these systems has the potential to be a leading indicator of where the wind energy industry will be heading in the future and may represent a major contributor to emission-free power generation.