Spanish startup Vortex Bladeless a dezvoltat turbine care exploatează vorticitatea, mișcarea de rotație a aerului sau a altor fluide. Atunci când vântul trece pe lângă una dintre turbinele cilindrice, acesta taie partea dinspre vânt a cilindrului într-un vârtej sau vârtej de rotație. Acest vortex exercită apoi o forță asupra cilindrului, făcându-l să vibreze. Energia cinetică a cilindrului care oscilează este transformată în energie electrică printr-un generator liniar, similar celor utilizate pentru a valorifica energia valurilor.
David Yáñez, unul dintre cofondatorii companiei, a descoperit acest concept pe când era student și studia prăbușirea podului Tacoma Narrows Bridge din Washington. Podul s-a prăbușit în 1940 din cauza vibrațiilor excesive formate de mișcarea de rotație a vântului care trecea pe lângă pod și reprezintă un eșec ingineresc ca la carte. Yáñez, însă, a învățat o lecție diferită. „Acesta este un mod foarte bun de a transmite energie de la un fluid la o structură”, spune el.
Designul cilindrului ușor al lui Vortex nu are angrenaje sau rulmenți. Yáñez spune că va genera electricitate cu 40 la sută mai puțin decât costul energiei produse de turbinele eoliene convenționale. Compania a primit 1 milion de dolari în capital privat și finanțare guvernamentală în Spania și caută încă 5 milioane de dolari în finanțare cu capital de risc. Yáñez spune că firma plănuiește să lanseze un sistem de patru kilowați în 2016 și un dispozitiv mult mai mare, de un megawatt, în jurul anului 2018.
Turbina Vortex sună promițător, dar, ca orice nou proiect radical de energie alternativă, turbinele fără palete au o mulțime de sceptici.
„Dacă aveți o turbină eoliană obișnuită de tip elice, aveți o suprafață mare măturată de palete”, spune Martin Hansen, specialist în energie eoliană la Universitatea Tehnică din Danemarca. „Aici aveți doar un stâlp.”
Pe lângă faptul că captează mai puțină energie, cilindrii oscilanți nu pot converti la fel de multă din această energie în electricitate, spune Hansen. O turbină eoliană convențională convertește, de obicei, între 80 și 90 la sută din energia cinetică a rotorului său rotativ în energie electrică. Yáñez spune că generatorul liniar construit la comandă de compania sa va avea o eficiență de conversie de 70 la sută.
Yáñez recunoaște că designul turbinei oscilante va mătura o suprafață mai mică și va avea o eficiență de conversie mai mică, dar spune că reducerile semnificative ale costurilor de fabricație și întreținere vor compensa pierderile.
Pe măsură ce Vortex construiește dispozitive mai mari care să capteze vânturi cu viteză mai mare, mai departe de sol, se va confrunta și cu alte provocări inerente fizicii mecanicii fluidelor. Aerul sau alte fluide care se deplasează la viteze mici pe lângă cilindri de diametru mic curg într-o mișcare lină și constantă. Cu toate acestea, dacă se mărește diametrul cilindrului și viteza cu care aerul trece prin el, fluxul devine turbulent, producând vârtejuri sau vârtejuri haotice. Fluxul turbulent face ca frecvența de oscilație a cilindrului să varieze, făcându-l dificil de optimizat pentru producția de energie.
„Cu cilindri foarte subțiri și viteze foarte lente se obțin linii telefonice cântătoare, o frecvență sau un ton absolut pur”, spune Sheila Widnall, profesor de aeronautică și astronautică la MIT. „Dar atunci când cilindrul devine foarte mare și vântul devine foarte mare, obțineți o gamă de frecvențe. Nu veți putea obține atât de multă energie pe cât doriți, deoarece oscilația este în mod fundamental turbulentă.”
Widnall pune, de asemenea, la îndoială afirmația companiei că turbinele sale vor fi silențioase. „Frecvențele de oscilație care scutură cilindrul vor face zgomot”, spune ea. „Va suna ca un tren de marfă care trece prin parcul dvs. eolian.”
Cilindrii oscilanți sunt doar una dintre mai multe tehnologii emergente care au ca scop recoltarea unei cantități mai mari de vânt pentru mai puțin. Makani Power dezvoltă un „zmeu energetic” legat cu un cablu (vezi „Mori de vânt zburătoare”). Acesta zboară într-un cerc mare, asemănător cu vârful unei palete de turbină convenționale, în timp ce valorifică energia eoliană prin intermediul unor turbine mai mici aflate la bord. Astro Teller, șeful Google X, facilitatea de cercetare semisecretă a Google care a achiziționat Makani în 2013, a declarat în martie că firma va începe în curând testele unui zmeu la scară reală, de 600 de kilowați.
John Dabiri, profesor de aeronautică și bioinginerie la Caltech, testează diferite configurații de turbine cu axă verticală, care sunt, în esență, mori de vânt care se învârt ca un carusel, mai degrabă decât pe o axă orizontală, ca o roată de bicicletă. În mod obișnuit, turbinele eoliene sunt amplasate la mare distanță unele de altele pentru a optimiza producția de energie. Bazându-se pe aceleași principii pe care peștii le folosesc pentru a conserva energia prin formarea de bancuri, Dabiri a descoperit că turbinele plasate aproape una de cealaltă ar putea produce mai multă energie decât cele care sunt îndepărtate.
„Puteți coӧrdina funcționarea mai multor turbine eoliene astfel încât întregul să fie mai mare decât suma părților sale”, spune el.
Dabiri spune că astfel de efecte sinergice s-ar putea aplica, de asemenea, la morile de vânt convenționale, cu axă orizontală sau chiar la turbinele oscilante. Acestea din urmă reprezintă o provocare mai mare, deoarece urma unor astfel de turbine este foarte haotică, dar, de asemenea, un potențial beneficiu, pentru că urma încorporează multă energie, spune el.
Rămân multe de văzut cu turbina oscilantă a Vortex, spune Dabiri, dar adaugă că este încântat de conceptul companiei. „Oricine spune că turbina cu trei palete este tot ce putem face mai bun este lipsit de viziune.”
Înscrieți-văSubscrieți-vă acum
.