Španělský startup Vortex Bladeless vyvinul turbíny, které využívají vířivý pohyb vzduchu nebo jiných tekutin. Když vítr prochází kolem jedné z válcových turbín, odděluje se od návětrné strany válce v rotujícím víru neboli vortexu. Tento vír pak působí silou na válec a způsobuje jeho vibrace. Kinetická energie kmitajícího válce je přeměněna na elektrickou energii prostřednictvím lineárního generátoru podobného těm, které se používají k využití energie vln.
David Yáñez, jeden ze spoluzakladatelů společnosti, se s tímto konceptem poprvé setkal jako student při studiu zřícení mostu Tacoma Narrows Bridge ve Washingtonu. Most se zřítil v roce 1940 v důsledku nadměrných vibrací vznikajících při otáčivém pohybu větru, který kolem mostu procházel, a je učebnicovým technickým selháním. Yáñez se však naučil jinou lekci. „Je to velmi dobrý způsob, jak přenášet energii z tekutiny na konstrukci,“ říká.
Lehká konstrukce válce Vortex nemá žádné převody ani ložiska. Podle Yáñeze bude vyrábět elektřinu za cenu o 40 procent nižší, než je cena energie z běžných větrných turbín. Společnost získala ve Španělsku 1 milion dolarů ze soukromého kapitálu a vládního financování a usiluje o dalších 5 milionů dolarů z rizikového kapitálu. Yáñez říká, že společnost plánuje uvést na trh čtyřkilowattový systém v roce 2016 a mnohem větší zařízení o výkonu jednoho megawattu kolem roku 2018.
Turbína Vortex zní slibně, ale jako každá nová radikální alternativní energetická konstrukce má i turbína bez lopatek spoustu skeptiků.
„Pokud máte běžnou větrnou turbínu vrtulového typu, máte velkou plochu obtékanou lopatkami,“ říká Martin Hansen, odborník na větrnou energii z Dánské technické univerzity. „Tady máte jen tyč.“
Kromě toho, že kmitající válce zachytí méně energie, nemohou tolik energie přeměnit na elektřinu, říká Hansen. Běžné větrné turbíny obvykle přeměňují 80 až 90 procent kinetické energie otáčejícího se rotoru na elektřinu. Yáñez říká, že na zakázku vyrobený lineární generátor jeho společnosti bude mít účinnost přeměny 70 procent.
Yáñez připouští, že konstrukce oscilační turbíny bude pokrývat menší plochu a bude mít nižší účinnost přeměny, ale říká, že výrazné snížení nákladů na výrobu a údržbu převáží ztráty.
Když Vortex postaví větší zařízení, které zachytí vítr s vyšší rychlostí dále od země, narazí také na další problémy spojené s fyzikou mechaniky tekutin. Vzduch nebo jiné tekutiny pohybující se nízkou rychlostí kolem válců o malém průměru proudí plynulým, konstantním pohybem. Pokud však zvětšíme průměr válce a rychlost, kterou přes něj vzduch proudí, proudění se stane turbulentním a vytvoří se chaotické víry. Turbulentní proudění způsobuje proměnlivou frekvenci oscilací válce, což ztěžuje jeho optimalizaci pro výrobu energie.
„U velmi tenkých válců a velmi pomalých rychlostí získáte zpívající telefonní linky, absolutně čistou frekvenci nebo tón,“ říká Sheila Widnallová, profesorka aeronautiky a astronautiky na MIT. „Ale když je válec velmi velký a vítr velmi silný, získáte řadu frekvencí. Nebudete z něj moci získat tolik energie, kolik byste chtěli, protože kmitání je v podstatě turbulentní.“
Widnallová také zpochybňuje tvrzení společnosti, že její turbíny budou tiché. „Oscilační frekvence, které otřásají válcem, budou způsobovat hluk,“ říká. „Bude to znít jako nákladní vlak projíždějící vaší větrnou farmou.“
Kmitající válce jsou jen jednou z několika nových technologií, jejichž cílem je získat více větru za méně peněz. Společnost Makani Power vyvíjí upoutaného „energetického draka“ (viz „Létající větrné mlýny“). Ten létá ve velkém kruhu podobně jako špička lopatky běžné turbíny a zároveň využívá větrnou energii prostřednictvím menších palubních turbín. Astro Teller, šéf Google X, polotajného výzkumného zařízení společnosti Google, která v roce 2013 koupila společnost Makani, v březnu uvedl, že společnost brzy zahájí testy draka o výkonu 600 kilowattů v plném měřítku.
John Dabiri, profesor aeronautiky a bioinženýrství na Caltechu, testuje různé konfigurace turbín s vertikální osou, což jsou v podstatě větrné mlýny, které se točí jako kolotoč, a nikoli kolem horizontální osy jako kolo jízdního kola. Větrné turbíny jsou obvykle umístěny daleko od sebe, aby se optimalizovala výroba energie. Dabiri vychází ze stejných principů, které využívají ryby k šetření energií tím, že vytvářejí hejna, a zjistil, že turbíny umístěné blízko sebe mohou produkovat více energie než ty, které jsou daleko od sebe.
„Můžete koӧrdinovat provoz více větrných turbín tak, že celek je větší než součet jeho částí,“ říká.
Dabiri říká, že takové synergické efekty by se mohly uplatnit i u běžných větrných mlýnů s horizontální osou nebo dokonce u oscilačních turbín. Ty představují větší výzvu, protože kmitání takových turbín je velmi chaotické, ale také potenciální výhodu, protože kmitání obsahuje velké množství energie, říká.
Dabiri říká, že u oscilační turbíny společnosti Vortex se toho ještě hodně uvidí, ale dodává, že je konceptem společnosti nadšen. „Každý, kdo říká, že třílopatková turbína je to nejlepší, co můžeme udělat, postrádá vizi.“
Přihlaste sePředplaťte si nyní
.