Windenergie is één van de bronnen voor de energietransitie. De kostprijs van windenergie daalt maar moet nog verder omlaag. Niet iedereen is echter zo enthousiast over het aanzicht van windmolens op zee. Om de kosten verder te verlagen en de ‘horizonvervuiling’ te verminderen, zou het Airborne Wind Energie Systeem (AWES) van Ampyx Power wel eens eens een goede kandidaat kunnen zijn.

Techniek

Van het gebruikte materiaal voor de bouw van windturbines staat het grootste deel stil en levert geen energie. Want de meeste energie, 70%, wordt uit de wind gewonnen met de buitenste 30% van de wieken. Mast en gondel leveren geen energie. Waarom zoveel materiaal gebruiken? Omdat hoe hoger de mast reikt, hoe constanter en harder de wind waait. Naast het vergroten van het rotor oppervlak heeft een grotere turbine het voordeel dat het meer en regelmatiger energie kan opleveren.

Als we nu eens het grootste deel van het materiaal wegknippen en alleen die tips zouden kunnen gebruiken, kan met veel minder materiaal, kosten en zichtbare installaties evenveel energie worden opgewekt. De Power Plane is in feite een doorontwikkeling van de Laddermolen die in 1997 door Wubbo Ockels gepatenteerd is.

De Power Plane van Ampyx Power is een licht vliegtuig met een auto pilot, die achtjes vliegt en met behulp van de door lift ontstane trekkracht een kabel van een lier trekt. De lier is verbonden met een generator die stroom opwekt. Vervolgens gaat de Power Plane in duikvlucht en wordt de kabel weer op de liertrommel gerold voor een volgende cyclus.

Ontwikkeling

Ampyx Power werkt al meer dan tien jaar aan dit ontwerp en heeft diverse ontwikkelingsstadia doorlopen. Wat begon met de AP0 waarin het idee van de vlieger van zeildoek al werd vervangen door een vaste vleugel, kreeg een opvolging in de AP1. Deze versie toonde in 2012 aan dat het in staat was om volledig autonoom stroom op te wekken gedurende een testvlucht van 50 minuten. Dat leidde in 2013 tot de eerste crowdfunding actie. Dit stelde Ampyx Power in staat om de AP2 te bouwen en op locatie Kraggenburg in de Noordoostpolder de diverse autopilot software versies te testen en te verfijnen.

De vliegtuigjes voldoen aan de regels van de luchtvaartautoriteiten en vliegen dus onder het plafond van 500 meter dat voor drones is voorgeschreven. Op een hoogte tot 450 meter is wind beduidend krachtiger en constanter dan bij de hoogste tip van de grootste windmolen. Bovendien kan de drone zelfstandig inspelen op de windsnelheid en door te variëren in de afmetingen van het vliegpatroon, in de hoogte waarop wordt gevlogen en in de hoek waarop de wind binnen komt regelen met welke snelheid de kabel wordt uitgerold. Dat stelt de drone in staat om bij een lagere windsnelheid energie opwekken dan een windturbine maar ook bij hogere windsnelheden dan windturbines te blijven werken.

Inmiddels is de AP3 in productie gegaan; een pre-commerciële versie die gebruik zal maken van de door de AP2 in 2015  bewezen autopilot die volledig zelfstandig kan opstijgen, patronen vliegen en weer landen. De AP2, met een spanwijdte van 5,5 meter, heeft een vermogen van 50 kW. De AP3 met z’n spanwijdte van 12 meter levert een vermogen van 250 kW. Dat betekent dat de AP3 voldoende energie opwekt voor 250 huishoudens. De huidige crowd funding is bedoeld om de ontwikkeling en bouw van de AP3 mogelijk te maken. Het eerste commerciële type, de AP4, gaat vanaf 2019 ontworpen en gebouwd worden en moet met een spanwijdte van 30 tot 40 meter -het schaalt duidelijk niet lineair- 20 MW kunnen opwekken.

De PowerPlanes zijn niet bedoeld om in hun eentje te worden opgesteld, zoals je nu soms bij windturbines ziet. Ze zullen altijd in grotere aantallen in een park worden geplaatst. Binnen een park zullen meerdere drones tegelijkertijd vliegen zodat terwijl één drone haar kabel oprolt en een beetje energie verbruikt, andere drones hun kabels juist uittrekken en energie opwekken zodat door het park continu elektriciteit wordt geleverd.

Uiteraard zijn onderdelen van de installatie aan slijtage onderhevig en hiervoor is een langdurige praktijktest nodig. Ook bij kabelbreuk en blikseminslag moet het toestel in staat blijken om veilig op het platform te landen. De AP3 wordt daarom in Ierland uitgebreid getest om te bewijzen dat het toestel langdurig in staat is om zelfstandig te starten, landen en vliegen en daarbij veilig is voor z’n omgeving. Ook kan dan worden getest hoe de Dyneema kabel zich bij langdurige belasting gedraagt. De verwachting is dat het gedeelte dat steeds wordt op- en afgerold en aan de grootste slijtage onderhevig is, minstens een jaar mee gaat. Het gedeelte van de kabel dat in de lucht hangt heeft een beduidend langere levensverwachting.

Als het systeem zich heeft bewezen op land – waar het nog makkelijk toegankelijk is voor testen en onderhoud – zal de eerste toepassing op zee het vervangen van een windpark met afgeschreven turbines zijn. De turbines en masten worden van de verankering in de zeebodem -de monopile- verwijderd en vervangen door een lanceer- en landingsplatform. Een PowerPlane belast de oude monopile veel minder dan een nieuwe turbine op een nieuwe mast  zou doen. Zo kan nog eens 15-20 jaar van de bestaande infrastructuur (elektriciteitskabels) en funderingen gebruik worden gemaakt.

De monopiles zullen om en om gebruikt kunnen worden voor een PowerPlane, zodat die onderling geen last van elkaar hebben. De verwachting is dat een met PowerPlanes gerenoveerd park ongeveer evenveel energie kan opwekken als met de oorspronkelijke turbines het geval was. Dit komt door de gunstiger wind benutting van de PowerPlanes. Wanneer er gecoördineerd (als een zwerm vogels) wordt gevlogen zal waarschijnlijk elke monopile kunnen worden gebruikt en dan is de opbrengst van het park dus twee keer zo hoog als oorspronkelijk.

Crowd funding

In het verleden waren er al investeringsrondes waarin je certificaten van aandelen kon kopen. De gedachte hierachter was dat certificaathouders als ambassadeur van deze nieuwe vorm van windenergie de acceptatie en bekendheid zou vergroten. Naast particuliere financiering van deze ontwikkeling -bij Ampyx Power werken inmiddels bijna 50 mensen- en steun van de overheid, is ook E.ON onlangs ingestapt. Inmiddels doen ongeveer 400 particulieren mee aan de financiering van de ontwikkeling van AWES.

Nieuwsgierig? Ook ambassadeur worden? Je kunt al enkele certificaten van aandelen kopen voor €6,50. Ga daarvoor naar de crowdfunding pagina op hun site waar je ook heel veel meer achtergrondinformatie kunt vinden over de vliegtuigen en techniek van Ampyx Power. Filmpjes op YouTube.