Vlieger van Kitepower wekt energie op door op grote hoogte achtjes te draaien

Een oud idee, dat door de ontwikkeling van beter materiaal en nieuwe technologie nu ‘de wind in de zeilen heeft’, om maar een flauwe woordspeling te maken. Het is de vlieger van de Delftse startup Kitepower waarmee duurzame energie kan worden opgewekt. Die is voorlopig vooral geschikt voor afgelegen off grid-locaties Wel zijn er zorgen over het verstoren van de rust voor vogels op de testlocatie Goeree-Overflakkee.

Het idee stamt al uit 1980, maakt Joep Breuer, CTO bij Kitepower, duidelijk. “Toen publiceerde Miles L. Loyd een paper met verschillende formules over et opwekken van energie met een vlieger.” Kern van het artikel Crosswind kite power is dat de opgewekte energie netto meer kan zijn, dan de moeite die het kost de vlieger in de lucht te houden.

“Later kwam het voor ons land in een stroomversnelling door de Nederlandse astronaut Wubbo Ockels. Die merkte zelf, doordat zijn hand brandde, hoe groot de kracht is gepaard die gaat met vliegeren op het strand. Daar moesten we iets mee, vond hij.”

Beter materiaal

Het mondde uit in aandacht voor het fenomeen elektriciteit opwekken met vliegertechniek binnen zijn leerstoel, een patent en uiteindelijk tot de oprichting van Kitepower in 2016. 

Breuer: „Het heeft lang geduurd, omdat materialen en rekenkracht destijds nog niet beschikbaar waren. Dan doel ik bijvoorbeeld op de Dyneema lijnen van DSM. Die zijn zeven keer lichter dan staal, maar even sterk. En wat betreft stuurtechniek: massa is vervangen door intelligentie. Er zijn kleinere computers zoals voor drones en zelfsturende auto’s die we gebruiken om te sturen en de maximale energie uit de wind te kunnen halen.”

Het vliegersysteem van Kitepower bestaat uit vier componenten. Een grondstation dat de mechanische energie van de vlieger met een dynamo omzet in elektriciteit en de vlieger oprolt door de generator als motor te gebruiken. De lijn van Dyneema zorgt voor een sterke en lichtgewicht verbinding tussen dit station en de vlieger. Een Kyte Control Unit regelt de bewegingen van de vlieger en zorgt voor communicatie tussen de sensor op de vlieger en het grondstation. En tenslotte de vlieger zelf met een opblaasbaar deel en glasvezelskelet. Dat biedt een combinatie van stevigheid en weinig gewicht, die maximaal driehonderd meter hoogte haalt.

Breuer licht de werking toe en het verschil met vergelijkbare initiatieven. “Het is relatief een eenvoudig product. Alternatieven zijn ingewikkelder en gaan meer richting een drone of vliegtuig. Zodoende kunnen we eerder de markt betreden.”

“Daarnaast verschilt onze manier van besturen. Het terughalen, als de maximale lijnlengte is bereikt, gaat heel snel. We trekken heel hard aan de lijn, die is verbonden aan een grote lier waar de kracht via een trommel wordt omgezet in een draaiende beweging voor energie. Door die terughaalbeweging zo kort mogelijk te maken, gaat er weinig energie verloren voor die actie. We klappen de vlieger om. Zo wordt het een soort zweefvliegtuig.”

Meer energie

De beweging is als het maken van een acht, en bij voorkeur juist geen rondjes. “Het beste is om, net als met zeilen, haaks op de wind te vliegen. Denk ook aan een speedboot waarachter iemand skiet. Die gaat er niet recht achteraan, maar maakt slagen om harder te gaan. Met een vlieger werkt dat hetzelfde: door het achtjes draaien gaat het kwadratisch harder, met hoger rendement. De trekkracht is namelijk kwadratisch afhankelijk van de vliegsnelheid.”

Rondjes maken is ineffectiever, ook omdat dan de kabel in de knoop raakt. Kitepower hoopt met hun product een alternatief te bieden voor windturbines. “De vlieger gaat hoger met betere windsnelheden, er is negentig procent minder materiaal nodig met de potentie efficiënter te zijn en de installatie is veel gemakkelijker. We hebben geen grote, vaste fundering nodig.”

Ook interessant: Ocean Grazer gaat opslagsysteem voor windenergie testen in zandafgraving

Breuer wijst bijvoorbeeld op de mogelijkheid dit in de diepste zeeën toe te passen. Want Kitepower wil ook off shore gaan. Een drijvend grondstation volstaat, er is geen zware verankering nodig zoals bij een windturbine. Ook zou de vlieger efficiënter zijn en minder ruimte vergen dan zonnepanelen.

Test

Breuer noemt als grootste succes de trip afgelopen jaar naar Aruba, waar de vlieger met behulp van Defensie werd getest. “Alles kon in een container worden vervoerd, het systeem werkte ter plekke prima en vanuit Nederland konden we alles in de gaten houden.” 

Hoe zit het met de snelle slijtage van het materiaal in vergelijking met windturbines? “Vervanging is slechts een klein deel van de kosten. Na een half jaar is er dan trouwens een nieuwe, betere versie mogelijk. In principe hoeven daar geen specialisten aan te pas te komen. Bij een eerdere test in de Marnewaard konden militairen dit na onze instructies al zelf doen.”

Het kunnen voldoen aan randvoorwaarden voor een geschikte plek vormt daarentegen wel een obstakel. Nu is Goeree-Overflakkee uitgekozen: een rustig gebied en de veiligheid komt niet in het geding als de vlieger valt. Toch is de proef na klachten van Staatsbosbeheer stilgelegd. Diverse vogelsoorten zouden te veel schrikken van het gefladder van de Falcon van Kitepower. 

Invloed op vogels

De meningen over de kwestie zijn verdeeld. Het door Kitepower ingeschakelde ecologisch bureau zegt dat er geen significante invloed is op de leefkwaliteit van flora en fauna. Metingen in opdracht van Staatsbosbeheer wijzen op het tegendeel. Er moet een nieuwe vergunning worden aangevraagd, waarin het effect op de omgeving duidelijk naar voren moet komen. Het is wachten op de vergunning, want zolang die er niet is, kan er niet worden gevlogen.

Breuer zegt juist duurzaam te willen zijn met schone opwekking van energie. Denk in het bijzonder aan afgelegen plekken die niet langer afhankelijk zijn van vervuilende en dure diesel voor generatoren. Mogelijke verstoring van de rust voor vogels staat haaks op de duurzame gedachte. “Het is pijnlijk, maar we moeten afwachten. Het moet alleen niet te lang gaan duren, want investeerders worden ongeduldig.”

150 huishoudens

Vorig jaar heeft Kitepower drie miljoen euro opgehaald. Voorlopig genoeg om met het eerste type de markt op te kunnen. Het huidige model, Falcon, is een vlieger van vier bij vijftien meter en levert 100kW per jaar, genoeg om 150 huishoudens van stroom te voorzien.

Voor een doorsnee bevolkt gebied is het systeem te duur om concurrerend te zijn met andere manieren van energieopwekking. Geschikter zijn afgelegen gebieden of meer afgelegen plekken waar stroomvoorziening duurder is. Dat zijn onder meer kleine eilanden, bouw- en infrastructuurprojecten, mijnen, olie- en gasindustrie, agrarische sector en festivals. 

Grotere vliegers met meer vermogen moeten toekomstperspectief bieden. Breuer noemt stappen van 200 naar 300 en 500kW. “Dezelfde ontwikkeling als bij turbines.”