A China deu passos para a produção de energia a partir do vento que sopra a quatro quilômetros acima da superfície terrestre. Recentemente, foi concluída uma verificação cíclica completa do sistema de energia eólica aérea S4000, desenvolvido internamente. Este sistema, com a forma de um grande dirigível, passou por testes em uma base de teste no noroeste da China, incluindo lançamento, manutenção de posição, geração e retorno.
Este projeto envolveu uma startup de energia de Pequim, que colaborou com a Universidade Tsinghua e o Instituto de Pesquisa Aeroespacial da Academia Chinesa de Ciências. Esta conquista marca a transição da China do desenvolvimento iterativo de tecnologias de energia eólica em grandes altitudes para sua implementação prática.
A justificativa física para o uso de uma usina elétrica voadora reside no aumento acentuado da velocidade do vento com a altitude, à medida que o atrito com o solo diminui. Assim, a turbina a 4000 metros pode gerar em um ano tanta energia quanto várias instalações terrestres equivalentes juntas. Enquanto os parques eólicos terrestres geralmente operam por 2000-3000 horas por ano, estimativas de pesquisas de vento em grandes altitudes sugerem uma janela operacional anual útil teórica de 5000-6000 horas a 4000 metros.
Graças ao vento mais estável, tais sistemas exibem características semelhantes às de carga base, o que potencialmente lhes permite servir como um complemento futuro à geração tradicional de carga base.
O sistema S4000 tem dimensões de 67 metros de comprimento, 40 metros de largura e 23 metros de altura. Ele se eleva graças à flutuabilidade de um casco leve preenchido com hélio, em vez de depender de fundações de milhares de toneladas de aço e concreto. A força é mantida por um cabo de alta resistência que transmite quilowatts de energia de volta à rede. O equipamento principal — gerador, conversor e controlador — está localizado em uma carcaça aerodinâmica.
As equipes conseguiram resolver 17 desafios técnicos chave, incluindo controle de orientação da plataforma, geração leve e transmissão de alta tensão em nível de quilômetro. A construção híbrida do casco, composta por nervuras rígidas e membrana, aumenta a resistência ao vento em 45% em comparação com dirigíveis macios comuns.
Para combater a turbulência, o sistema usa um atuador servo a bordo para corrigir sua posição e manter a estabilidade, demonstrando geração contínua por 72 horas. Radares a laser e anemômetros ultrassônicos preveem o vento e rajadas à frente, enquanto uma camada estática condutora e para-raios a bordo gerenciam os raios, e um revestimento anti-gelo micro-ondas ou elétrico previne a formação de gelo.
O próprio cabo é um feito de ciência dos materiais: é um cabo adaptativo com fibra de carbono no núcleo, que é três vezes mais forte que o aço com um quarto do seu peso. Ele combina capacidade de suporte, transmissão de alta tensão e controle de fibra óptica em um único fio. O S4000 segue protótipos menores anteriores em altitudes de 500 e 2000 metros, que foram construídos em uma nova fábrica de materiais de alto desempenho para cascos em Zhoushan para garantir a cadeia de suprimentos.
Os primeiros projetos demonstrativos do S4000 agora representam um período de observação antes do lançamento de uma frota. Os recursos eólicos em grandes altitudes estão sendo considerados para desertos, ilhas remotas e postos montanhosos onde as linhas de transmissão nunca puderam chegar.