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Forschungsstelle
BFE
Projektnummer
SI/501902
Projekttitel
Demonstration of energetic potential, safety and regulatory compliance of Airborne Wind Energy systems in Switzerland on a pilot scale

Texte zu diesem Projekt

 DeutschFranzösischItalienischEnglisch
Kurzbeschreibung
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Schlussbericht
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Erfasste Texte


KategorieText
Kurzbeschreibung
(Englisch)
Airborne Wind Energy (AWE) is a new technology which has the potential to significantly increase the overall fraction of global energy being produced by the wind. In Europe alone, over 10 private companies are currently pursuing various approaches to realize commercially viable systems within the next years. Two of the leading developers, TwingTec AG and Skypull SA, are based in Switzerland and are developing similar yet differentiated systems.In this project both companies will develop and test pilot systems at their respective sites with an initial test period planned for 2019 and a longer period planned for 2020. Each company aims to demonstrate the performance and reliability of their respective systems as well as to jointly investigate relevant topics to the safe and economic operation of AWE.The goal of this project is to validate the energetic potential of AWE technology, showing that it is readyfor full scale demonstration and to provide a roadmap to address key challenges to the commercial operation of AWE systems from a regulatory and permitting perspective.
Schlussbericht
(Deutsch)
Zusammenfassung TwingTec:
Abschlussbericht über die Aktivitäten von TwingTec und die wichtigsten Ergebnisse des Projekts: „Nachweis des energetischen Potenzials, der Sicherheit und der Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften von Airborne Wind Energy Systemen (AWE) in der Schweiz im Pilotmaßstab.“ Im Verlauf des Projekts haben wir die Sichtbarkeit des Systems für andere Luftraumbenutzer sowie verschiedene Verfahren zur Minimierung des Luftrisikos untersucht um die Wahrscheinlichkeit einer Kollision mit bemannten Flugzeugen auf ein akzeptables Maß zu reduzieren. Der gewählte Ansatz wurde durch Flugtests und mittels Rückmeldungen des BAZLs validiert und im Rahmen der AWEurope Arbeitsgruppe zum Thema Sicherheit an die AWE-Community weitergegeben. Akustische Messungen sowie Messungen der produzierten Leistung wurden mittels Schlepp- und Windtests durchgeführt. Die Charakterisierung der akustischen Emissionen des Systems wurde mit einem Array von Mikrofonen erreicht. Dies hat zu einer ersten Schätzung der typischen
einzuhaltenden Abstände des Systems zu Bauten auf Basis der Schweizer Lärmnormen geführt. LIDAR-basierte Windgeschwindigkeitsmessungen wurden während der Windtests ebenfalls durchgeführt. Diese Aktivitäten wurden mit dem Pilotsystem von TwingTec durchgeführt, das im Rahmen dieses Projektes weiterentwickelt wurde.

Zusammenfassung Skypull: 
Skypull zielt darauf ab, ein innovatives patentiertes Airborne Wind Energy (AWE)-System zur Erzeugung von Strom aus erneuerbaren Quellen zu schaffen: eine Lösung mit grösserer Verfügbarkeit, grösserer territorialer Energiedichte, geringeren Installationskosten, einfacherer Logistik und Demontage, grösserer Produktionskapazität, geringere Sicht- und Umweltbelastung, grössere Skalierbarkeit und schliesslich mit einem geschätzten LCoE (Levelized Cost of Energy), der mit den weltweit leistungsstärksten Windturbinen vergleichbar ist. Die Skypull-Lösung besteht aus einer autonomen vertikalen Start- und Landedrohne (VTOL), die an einen Bodengenerator angebunden ist. Die Drohne ist mit dem innovativen Boxed-Wing-Design gebaut. Es erntet auch bei niedrigen Windgeschwindigkeiten mehr Energie und bleibt auch bei einem Tether-Ausfall einsatzbereit. Es wurde eine Kombination technischer Lösungen gewählt, um keine Bedrohung für Flugzeuge darzustellen. Eine proprietäre Steuerungssoftware integriert die Drohne und den Bodengenerator, um einen unterbrechungsfreien Betrieb, Stromversorgung und Produktion sicherzustellen. Airborne Wind Energy (AWE) ist eine neue Technologie, die das Potenzial hat, den durch Wind erzeugten Gesamtanteil der globalen Energie deutlich zu erhöhen. Allein in Europa verfolgen derzeit über 10 private Unternehmen verschiedene Ansätze, um innerhalb der nächsten Jahre wirtschaftlich tragfähige Systeme zu realisieren. Zwei der führenden Entwickler, TwingTec AG und Skypull SA, haben ihren Sitz in der Schweiz und entwickeln ähnliche, aber differenzierte Systeme. In diesem Projekt haben beide Unternehmen Pilotsysteme entwickelt und getestet. Jedes Unternehmen wollte die Leistung und Zuverlässigkeit seiner jeweiligen Systeme demonstrieren und gemeinsam relevante Themen für den sicheren und wirtschaftlichen Betrieb von AWE untersuchen.
Schlussbericht
(Englisch)
Summary TwingTec:
Final report on TwingTec’s activities and key results of the project: “Demonstration of energetic potential, safety and regulatory compliance of Airborne Wind Energy Systems (AWE) in Switzerland on a pilot scale.” During the course of the project we have investigated the visibility of the system for other airspace users as well as the various air risk mitigations procedures that can be applied to reduce the chance of a collision with manned aircraft to acceptable levels. This approach has been validated through flight tests, feedback from FOCA and disseminated to the AWE community as part of the AWEurope Working Group on the topic of safety. Acoustic and power performance measurements were performed during both tow and wind tests. A characterization of the acoustic emissions of the system was achieved with an array of microphones. This has led to an estimate of typical standoff distances based on Swiss Noise standards. LIDAR based wind speed measurements during wind tests were also performed. These activities have been performed with TwingTec`s pilot system, which has been further developed during the course of this project.

Summary Skypull:
Skypull aims at creating an innovative patented Airborne Wind Energy (AWE) system for the production of electricity from high altitude wind power: a solution with greater availability, greater territorial energy density, lower installation costs, easier logistics and dismantling, greater production capacity, greater and more stable production, lower visual and environmental impact, greater scalability and finally with a LCoE (Levelized Cost of Energy) estimated comparable with the worldwide best performing wind turbines. The Skypull solution consists of an autonomous vertical take-off & landing (VTOL) drone tethered to a ground generator. The drone is built with the innovative boxed wing design. It harvests more energy even at low wind speeds and remains operational even in the case of tether failure. A combination of technical solutions has been adopted in order to represents no threat to aircraft. Custom control software integrates the drone & the ground generator to ensure uninterrupted operations, power supply & production. Airborne Wind Energy (AWE) is a new technology which has the potential to significantly increase the overall fraction of global energy being produced by the wind. In Europe alone, over 10 private companies are currently pursuing various approaches to manufacture commercially viable systems within the next few years. Two of the leading developers, TwingTec AG and Skypull SA, are based in Switzerland and are developing similar yet differentiated systems. In this project both companies have developed and tested pilot systems. Each company aimed to demonstrate the performance and reliability of their respective systems as well as to jointly investigate relevant topics to the safe and economic operation of AWE.
Zugehörige Dokumente
Schlussbericht
(Französisch)
Résumé TwingTec:
Rapport final d'activités de TwingTec et résultats majeurs du projet: "Démonstration du potentiel énergétique, de la sécurité et de la conformité aux règlementations de systèmes Airborne Wind Energy (AWE – énergie éolienne aéroportée) en Suisse à l'échelle d'un pilote". Au cours de ce projet, nous avons examiné la visibilité du système pour les autre usagés de l'espace aérien ainsi que les différentes procédures visant à réduire à un niveau acceptable les risques de collision avec un aéronef piloté. Cette approche a été validée avec des essais en vol et la collaboration de l'OFAC, puis diffusée à la communauté AWE par l'intermédiaire du groupe de travail AWEurope en charge du thème de la sécurité. Des mesures acoustiques et des mesures de performance ont été réalisées pendant des essais tractés (vent simulé) et des essais en conditions réelles (vent). Les émissions acoustiques du système ont été caractérisées grâce à un ensemble de microphones. Cela a permis d'estimer des distances d'éloignement basées sur les réglementations suisses sur le bruit. Des mesures de vitesse de vent ont également été effectuées avec un LIDAR pendant des essais en conditions réelles. Ces activités ont été réalisées avec le système pilote de TwingTec, dont le développement a été poursuivi au cours de ce projet.

Résumé Skypull:
Skypull vise à créer un système breveté innovant d'énergie éolienne aéroportée (AWE) pour la production d'électricité à partir de sources renouvelables: une solution plus disponible, avec plus densité territoriale, coûts d'installation réduits, logistique et démantèlement facilités, plus grande capacité de production, production plus importante et plus stable, impact visuel et environnemental moindre, une plus grande évolutivité et enfin avec un LCoE (Levelized Cost of Energy) estimé comparable à les éoliennes les plus performantes au monde. La solution Skypull consiste en un drone autonome à décollage et atterrissage verticaux (VTOL) relié à un générateur au sol. Le drone est construit avec la conception innovante des ailes en boîte. Il récolte plus d'énergie même à faible vitesse de vent et reste opérationnel même en cas de panne d'attache. Une combinaison de solutions techniques a été adoptée afin de ne représenter aucune menace pour les aéronefs. Le logiciel de contrôle personnalisé intègre le drone et le générateur au sol pour assurer des opérations, une alimentation et une production ininterrompues. L'énergie éolienne aéroportée (AWE) est une nouvelle technologie qui a le potentiel d'augmenter considérablement la fraction globale de l'énergie mondiale produite par le vent. Rien qu'en Europe, plus de 10 entreprises privées poursuivent actuellement diverses approches pour réaliser des systèmes commercialement viables dans les prochaines années. Deux des principaux développeurs, TwingTec AG et Skypull SA, sont basés en Suisse et développent des systèmes similaires mais différenciés. Dans ce projet, les deux sociétés ont développé et testé des systèmes pilotes. Chaque entreprise a visé à démontrer la performance et la fiabilité de leurs systèmes respectifs ainsi que d'enquêter conjointement sujets à l'exploitation économique de l'AWE.