На этот новый источник энергии готовы поставить свои миллионы самые серьезные инвесторы, среди которых есть даже Google. Речь идет о летающих ветрогенераторах. Идея и впрямь революционная, но позволит ли ее воплощение и в самом деле сделать из ветра в небе серьезный бизнес на земле?
Над Тихим океаном дуют ветры, достигающие скорости 25 узлов и подбрасывающие кайтбордистов под самые небеса. На берегу потоки воздуха весело взбегают вверх по приморским утесам и мчатся дальше в прерии, где теребят высокую траву, создавая подобие морских волн на суше. На излете ветер устало тыкается в борт фургона, припаркованного в конце грунтовки. На грузовике полуоблезшая реклама: «У Тома завтраки на любой вкус». Правда, в фургоне нет ни чипсов, ни каких-нибудь «чоко-тако». Вместо этого там тесным рядком сидят четверо молодых парней и пристально глядят в компьютерные дисплеи, заполненные программным кодом. Все это немного напоминает работу ищеек ФБР, которые затаились и ждут сигнала к началу операции. Но тут один из ребят выпрыгивает из задних дверей фургона и подхватывает нечто похожее на большую авиамодель.
Электростанции учатся летать
Держа эту модель в руках, он идет навстречу ветру. Модель по размерам почти такая же, как и он сам. По рации слышится голос из фургона: «Подготовишься, и запускай!». И тут самолетик взмывает в небо. Его пропеллер негромко жужжит. Пилот, встав поодаль, управляет аппаратом с дистанционного пульта, но даже со стороны видно, что перед нами вовсе не детские забавы с радиоуправляемыми самолетиками. Самолет не мечется по небу, а нарезает один за другим совершенно идентичные круги. С землей его соединяет тросик. Через несколько минут пилот кладет пульт на землю, и управление берет на себя электроника. Теперь аппарат летает уже сам по себе.
Компания Joby разрабатывает ветрогенераторы, летающие как воздушные змеи. При наборе высоты они используют пропеллеры с электроприводом, которые затем превращаются в пассивные турбины, вырабатывающие электроэнергию.
Если за всем этим действом станет наблюдать непосвященный, мысль о том, что на его глазах проходят испытания новейшего метода генерации экологически чистой энергии, вероятно, последней придет ему в голову. Однако именно эта догадка будет правильной. Прямо здесь, на побережье, к северу от города Санта-Круз (штат Калифорния) инженеры из компании Joby Energy занимаются разработкой электрогенератора типа «летающий ветряк». Как и в обычном ветрогенераторе, в нем для выработки электричества используются пропеллеры (ветровые колеса), приводящие во вращение вал генератора, однако на этом все сходство и кончается. В компании Joby хотят полностью избавиться от здоровенных мачт-опор, определяющих характерный силуэт ветряных электростанций. Цель конструкторов— приучить электростанцию к полету.
Запущенный оператором «самолетик» набирал высоту, пока не натянулся поводок. На этой высоте встречный ветер уже обеспечивает достаточную подъемную силу, так что самолетный пропеллер можно использовать как ротор ветрогенератора. В компании Joby строят сейчас подобные аппараты раз в десять больше модельки, которую испытывают у нас на глазах. На некоторых устанавливают сразу по 12 пропеллеров. Когда эта система начнет реально функционировать, выработанное электричество будут подавать на землю прямо через тросик-поводок, после чего ток направят в электрическую сеть.
Ближе к мощным ветрам
Рядом с гидроэлектроэнергетикой или угольными электростанциями эти летающие генераторы выглядят примерно как комар рядом с «Боингом». Тем не менее эта недавно возникшая отрасль переживает сейчас бурный подъем, а лидируют в ней Joby и его ближайший конкурент Makani Power. Кроме того, поблизости толчется еще больше дюжины стартапов. На этапе НИОКР в это направление, судя по оценкам, вложено уже не меньше $50 млн. В надежде на грядущий серьезный прорыв начинание поддерживает венчурный капитал из Кремниевой долины, а также и ARPA-E — известное агентство при министерстве энергетики, финансирующее исследования в перспективных направлениях. Основатели компании Google Ларри Пэйдж и Сергей Брин буквально впали в восторг от перспектив летающей энергетики и вложили в компанию Makani свои $20 млн. Климатолог Кен Кальдейра, старший научный сотрудник в Институте науки Карнеги при Стэнфордском университете, методично сравнил по всем аспектам это новое направление с другими видами энергетики и пришел к весьма оптимистичным выводам: «Летающие электростанции — это один из немногих потенциальных источников, способных обеспечить выработку энергии в тех масштабах, в каких это требуется человечеству».
В летающих ветроэнергетических комплексах будущего может быть ровно столько же турбин, сколько их размещают в современных ветропарках, и расстояние между генераторами будет такое же. Единственное отличие в том, что энергоустановки станут летать на своих поводках на высотах метров на 300 выше, чем располагаются современные турбины. Ветер там отличается большей силой и постоянством, а это значит, что ветрогенерация окажется высокоэффективной не только в самых негостеприимных уголках нашего мира. В результате новая технология сможет получить весьма широкое распространение. «Летающий ветряк — это тот же обычный ветряк, только установленный на очень высокой башне, причем платить за эту башню вам уже не придется», — говорит Джо Бен Бевирт, основатель компании Joby Energy.
Высокий КПД, низкая стоимость, экологическая чистота — все это звучит прекрасно, однако, чтобы эти надежды дозрели до практического применения, проектируемые аппараты должны научиться безопасному самостоятельному взлету, парению в небесах в течение многих суток и приземлению без участия в этом человека. Таковы принципиальные требования, до полноценной реализации которых еще годы и годы.
«Летающими электростанциями занимаются сейчас те, кого можно причислить к породе мечтателей, — утверждает Форт Фелкер, ведущий специалист по ветроэнергетике в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, — однако никому из них пока еще не удалось представить на рынок такое изделие, которое бы полностью соответствовало требованиям по надежности и безопасности, которые предъявляются к летательным аппаратам».
Последняя экспериментальная модель Makani Wing 6 с крылом трехметрового размаха может в автономном режиме зависать наподобие вертолета или летать как самолет, выписывая заданные фигуры. Основатель компании Makani Power Хардэм в юности всерьез думал о карьере виндсерфера. На старших курсах MIT он подружился с еще одним виндсерфером с такой же, как и у него, изобретательской жилкой - Солом Гриффитом. В компании с Доном Монтегью, бывшим кейтбордером и виндсерфером-профессионалом они втроем и создали свою фирму. "Годы, проведенные на море под парусом, позволяют буквально животом почувствовать, какая мощь кроется в обычном ветре", - говорит Хардэм.
Хайтек в сторожке
В том самом фургоне, который снаружи разрисован рекламой завтраков, инженер Хенри Халлам делится со мной своими замыслами: «На сегодня у нас планы провести кое-какие испытания на выносливость и поработать в режиме автономного полета. Если все пройдет так, как мы предполагаем, это будет даже скучно». Зря он волновался — нынешний ветер скучать не даст. Уже на четвертом заходе неожиданный шквал переворачивает модель, она выплевывает сгусток пламени, делает несколько зигзагов и грубо шлепается о землю.
Бевирт выпрыгивает из грузовика, а следом за ним спешит инженер Грег Хорн с огнетушителем. К счастью, самолетик обошелся без повреждений. Эту авиамодельку следует рассматривать всего лишь как испытательный стенд, предназначенный для отладки систем управления полетом. Работы с электрогенератором отложены на потом, но на этот раз ветер оказался столь сильным, что контроллер, управляющий мотором, не смог должным образом подтормозить пропеллер. «У нас пошел такой сильный ток, что расплавились провода», — говорит Хорн. Бевирт оборачивается ко мне с улыбкой: «Теперь вы видите, сколько там "