A spanyol startup Vortex Bladeless olyan turbinákat fejlesztett ki, amelyek a levegő vagy más folyadékok forgó mozgását, az örvényességet használják ki. Amikor a szél elhalad az egyik henger alakú turbina mellett, a henger szél alatti oldalát egy forgó örvényben vagy örvényben nyírja le. Ez az örvény ezután erőt fejt ki a hengerre, és rezgésbe hozza azt. A rezgő henger mozgási energiáját a hullámenergia hasznosítására használtakhoz hasonló lineáris generátoron keresztül villamos energiává alakítják.
David Yáñez, a vállalat egyik társalapítója először a washingtoni Tacoma Narrows híd összeomlását tanulmányozó diákként találkozott a koncepcióval. A híd 1940-ben omlott össze a túlzott rezgések miatt, amelyek a híd mellett elhaladó szél forgó mozgása miatt keletkeztek, és tankönyvi mérnöki kudarcnak számít. Yáñez azonban egy másik leckét tanult meg. “Ez egy nagyon jó módja az energia átvitelének egy folyadékból egy szerkezetbe” – mondja.”
A Vortex könnyű hengeres konstrukciójában nincsenek fogaskerekek vagy csapágyak. Yáñez szerint 40 százalékkal olcsóbban termel áramot, mint a hagyományos szélturbinák energiaköltsége. A vállalat 1 millió dollár magántőkét és kormányzati támogatást kapott Spanyolországban, és további 5 millió dollárt keres kockázati tőkefinanszírozásban. Yáñez szerint a vállalat 2016-ra tervezi egy négy kilowattos rendszer, majd 2018 körül egy sokkal nagyobb, egy megawattos készülék piacra dobását.
A Vortex turbina ígéretesnek hangzik, de mint minden radikális új alternatív energiakonstrukciónak, a lapát nélküli turbináknak is rengeteg szkeptikusa van.
“Ha egy hagyományos propelleres szélturbinát használunk, akkor nagy területet söpörnek el a lapátok” – mondja Martin Hansen, a Dán Műszaki Egyetem szélenergia-szakértője. “Itt csak egy pólus van.”
Amellett, hogy a rezgő hengerek kevesebb energiát tudnak megragadni, a lengő hengerek nem tudnak annyi energiát villamos energiává alakítani, mondja Hansen. Egy hagyományos szélturbina jellemzően a forgó rotor mozgási energiájának 80-90 százalékát alakítja át villamos energiává. Yáñez azt mondja, hogy cége egyedi gyártású lineáris generátorának átalakítási hatásfoka 70 százalék lesz.
Yáñez elismeri, hogy a lengőturbina kialakítása kisebb területet fog átfésülni és alacsonyabb átalakítási hatásfokkal rendelkezik, de azt mondja, hogy a gyártási és karbantartási költségek jelentős csökkenése ellensúlyozni fogja a veszteségeket.
A Vortex nagyobb eszközöket épít, amelyek nagyobb sebességű szeleket fognak fel a földtől távolabb, más, a folyadékmechanika fizikájából adódó kihívásokkal is szembesülni fog. A kis átmérőjű hengerek mellett kis sebességgel elhaladó levegő vagy más folyadékok egyenletes, állandó mozgást végeznek. Ha azonban növeljük a henger átmérőjét és a sebességet, amellyel a levegő átáramlik rajta, az áramlás turbulenssé válik, és kaotikus örvényeket vagy örvényeket hoz létre. A turbulens áramlás miatt a henger rezgési frekvenciája változik, ami megnehezíti az energiatermelésre való optimalizálást.
“Nagyon vékony hengerek és nagyon lassú sebességek esetén éneklő telefonvonalakat kapunk, egy teljesen tiszta frekvenciát vagy hangot” – mondja Sheila Widnall, az MIT repülés- és űrhajózási professzora. “De amikor a henger nagyon nagy lesz, és a szél nagyon nagy lesz, akkor különböző frekvenciákat kapunk. Nem fogunk tudni annyi energiát kihozni belőle, amennyit szeretnénk, mert a rezgés alapvetően turbulens.”
Widnall megkérdőjelezi a vállalat azon állítását is, hogy a turbinái csendesek lesznek. “Az oszcillációs frekvenciák, amelyek megrázzák a hengert, zajt keltenek” – mondja. “Olyan lesz a hangja, mintha egy tehervonat haladna át a szélerőművön.”
A rezgő hengerek csak egy a számos újonnan megjelenő technológia közül, amelyek célja, hogy kevesebb pénzért több szelet takarítsanak be a szélből. A Makani Power egy kikötözött “energiasárkányt” fejleszt (lásd “Repülő szélmalmok”). Ez egy nagy körben repül, hasonlóan egy hagyományos turbina lapátjának hegyéhez, miközben a szélenergiát kisebb fedélzeti turbinákon keresztül hasznosítja. Astro Teller, a Google X, a Google félig titkos kutatási létesítményének vezetője, amely 2013-ban felvásárolta a Makani-t, márciusban azt mondta, hogy a vállalat hamarosan megkezdi egy teljes méretű, 600 kilowattos sárkány tesztelését.
John Dabiri, a Caltech repülés- és biomérnöki professzora különböző konfigurációkat tesztel függőleges tengelyű turbinákkal, amelyek lényegében szélkerekek, amelyek inkább körhintaként forognak, mint vízszintes tengelyen, mint a kerékpárkerék. Az energiatermelés optimalizálása érdekében a szélturbinákat általában egymástól távol helyezik el. Dabiri ugyanazokra az elvekre támaszkodva, amelyeket a halak is alkalmaznak az energiatakarékosság érdekében az iskolázás során, azt találta, hogy az egymáshoz közel elhelyezett turbinák több energiát termelhetnek, mint a távol egymástól elhelyezettek.
“Több szélturbina működését úgy lehet összehangolni, hogy az egész nagyobb legyen, mint a részek összege” – mondja.
Dabiri szerint az ilyen szinergikus hatások a hagyományos, vízszintes tengelyű szélkerekekre vagy akár az oszcilláló turbinákra is alkalmazhatók. Ez utóbbiak nagyobb kihívást jelentenek, mert az ilyen turbinák örvénye nagyon kaotikus, de potenciális előnyökkel is járnak, mert az örvény rengeteg energiát tartalmaz, mondja.
A Vortex oszcilláló turbinájával kapcsolatban még sok mindent meg kell vizsgálni, mondja Dabiri, de hozzáteszi, hogy izgatott a vállalat koncepciója miatt. “Aki azt mondja, hogy a háromlapátos turbina a legjobb, amit tehetünk, annak hiányzik a látásmódja”.
Jelentkezzen beIratkozzon fel most