Η πρωτοποριακή κατασκευή ταλαντεύεται αντί να περιστρέφεται, παράγοντας ηλεκτρική ενέργεια από τις δίνες του ανέμου - Ωστόσο, με ισχύ μόλις 100 Watt, θα απαιτούνταν περίπου 34.000 τέτοιες μονάδες για να ισοδυναμούν με μία σύγχρονη ανεμογεννήτρια ισχύος 3,4 MW
Ισπανική νεοφυής επιχείρηση ανέπτυξε μια ανεμογεννήτρια που κινείται με ταλάντωση αντί για περιστρεφόμενα πτερύγια, όμως η ισχύς της, που ανέρχεται στα 100 watt, απέχει πολύ από το να αντικαταστήσει τις συμβατικές ανεμογεννήτριες.
Η startup Vortex Bladeless δοκιμάζει μια εντελώς διαφορετική προσέγγιση. Αντί για έλικες, χρησιμοποιεί έναν λεπτό κατακόρυφο ιστό που λικνίζεται δεξιά και αριστερά, μετατρέποντας τις ταλαντώσεις που προκαλεί ο άνεμος σε ηλεκτρική ενέργεια σύμφωνα με το ecoticias.
Ο εντυπωσιακός σχεδιασμός έχει οδηγήσει σε ισχυρισμούς ότι οι ανεμογεννήτριες με πτερύγια σύντομα θα αποτελέσουν παρελθόν. Ωστόσο, τα διαθέσιμα στοιχεία δεν υποστηρίζουν αυτό το συμπέρασμα. Η ίδια η εταιρεία χαρακτηρίζει ακόμη την τεχνολογία ως «υπό ανάπτυξη», ενώ ένα έργο που χρηματοδοτήθηκε από την Ευρωπαϊκή Ένωση περιγράφει μια έκδοση ύψους περίπου 2,7 μέτρων με στόχο ισχύος 100 W. Αυτό σημαίνει ότι, τουλάχιστον βραχυπρόθεσμα, η τεχνολογία φαίνεται καταλληλότερη για εφαρμογές μικρής αποκεντρωμένης παραγωγής ενέργειας παρά για την αντικατάσταση αιολικών πάρκων.
Ιστός που αξιοποιεί τις δίνες του αέρα
Όταν ο άνεμος περνά γύρω από έναν κυλινδρικό κορμό, δημιουργούνται εναλλασσόμενες δίνες αέρα στην πίσω πλευρά του. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως δρόμος δινών von Kármán και οι μεταβαλλόμενες πιέσεις μπορούν να ωθήσουν μια εύκαμπτη κατασκευή εναλλάξ προς τη μία και προς την άλλη πλευρά.
Συνήθως οι μηχανικοί προσπαθούν να αποφύγουν αυτό το φαινόμενο, επειδή οι συνεχείς ταλαντώσεις προκαλούν καταπόνηση και κόπωση σε γέφυρες, πύργους και άλλες κατασκευές. Η Vortex Bladeless ακολουθεί την αντίθετη λογική: σχεδιάζει τον ιστό έτσι ώστε η ροή του αέρα να ενισχύει μια ελεγχόμενη ταλάντωση, μετατρέποντας ένα γνωστό μηχανικό πρόβλημα στην ίδια την πηγή της κίνησης.
Πώς η ταλάντωση παράγει ηλεκτρισμό
Η συσκευή αποτελείται από μια σταθερή βάση, έναν κυλινδρικό ιστό και μια ελαστική ράβδο από ανθρακονήματα που επιτρέπει στον ιστό να κινείται εγκάρσια ως προς τον άνεμο.
Όταν η συχνότητα των αεροδινών προσεγγίζει τη φυσική συχνότητα της κατασκευής, δημιουργείται συντονισμός και οι ταλαντώσεις ενισχύονται σημαντικά.
«Χωρίς πτερύγια» δεν σημαίνει «χωρίς κίνηση». Στο εσωτερικό του συστήματος, μαγνήτες και πηνία μετατρέπουν την ταλαντευόμενη κίνηση σε ηλεκτρική ενέργεια μέσω ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, παρόμοια με έναν εναλλάκτη, αλλά χωρίς περιστρεφόμενο άξονα ή κιβώτιο ταχυτήτων.
Η εταιρεία χρησιμοποιεί επίσης μαγνητικές δυνάμεις ως σύστημα «ρύθμισης», ώστε ο ιστός να μπορεί να παραμένει σε συντονισμό σε μεγαλύτερο εύρος ταχυτήτων ανέμου.
Οι συμβατικές ανεμογεννήτριες αποτελούν αποδεδειγμένα αποδοτικές πηγές ενέργειας, όμως οι έλικες, τα ρουλεμάν, τα συστήματα ελέγχου και τα υπόλοιπα εξαρτήματά τους πρέπει να αντέχουν τεράστια μηχανικά φορτία για πολλά χρόνια.
Η ιδέα της Vortex καταργεί τα περιστρεφόμενα πτερύγια και στοχεύει να λειτουργεί χωρίς κιβώτιο ταχυτήτων, λιπαντικά ή σύστημα πέδησης, γεγονός που θα μπορούσε να κάνει μια μικρή μονάδα ευκολότερη στη μεταφορά και τη συντήρηση.
Υπάρχει όμως και το αντίτιμο. Η εύκαμπτη ράβδος λυγίζει συνεχώς από τη δράση του ανέμου, επομένως η αντοχή της στην κόπωση αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα τεχνικά ζητήματα. Η ίδια η τεχνική μελέτη της εταιρείας αναγνωρίζει ότι η μακροχρόνια κάμψη αποτελεί σχεδιαστική πρόκληση και ότι απαιτούνται εκτενέστερες δοκιμές.
Η πραγματικότητα των 100 Watt
Ο καλύτερος τρόπος για να αξιολογηθεί αυτή η εφεύρεση είναι η σύγκριση της κλίμακας.
Το ευρωπαϊκό πρόγραμμα προβλέπει στόχο ισχύος 100 W για έναν ιστό ύψους περίπου 2,7 μέτρων, ενώ η μέση ονομαστική ισχύς των νέων χερσαίων ανεμογεννητριών μεγάλης κλίμακας που εγκαταστάθηκαν στις ΗΠΑ το 2023 ήταν 3,4 MW, δηλαδή 3,4 εκατομμύρια Watt.
Με βάση μόνο την ονομαστική ισχύ, θα χρειάζονταν περίπου 34.000 μονάδες των 100 W για να ισοδυναμούν με μία ανεμογεννήτρια ισχύος 3,4 MW.
Στην πράξη, η πραγματική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας εξαρτάται επίσης από την ένταση του ανέμου, τις ώρες λειτουργίας, τις απώλειες και τη θέση εγκατάστασης. Με άλλα λόγια, η τεχνολογία αυτή δεν αποτελεί κρυφή εναλλακτική λύση για την αντικατάσταση ενός αιολικού πάρκου.
Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι άχρηστη. Η μικρή ισχύς της θα μπορούσε να καλύψει ανάγκες όπως:
απομακρυσμένοι αισθητήρες,
γεωργικά συστήματα παρακολούθησης,
τηλεπικοινωνιακός εξοπλισμός,
ερευνητικοί σταθμοί,
φόρτιση μπαταριών.
Αντίθετα, η ηλεκτροδότηση ενός ολόκληρου σπιτιού ή η αισθητή μείωση του λογαριασμού ηλεκτρικού ρεύματος αποτελεί πολύ πιο απαιτητικό στόχο.
Η αιολική ενέργεια προσφέρει σημαντικά οφέλη για το κλίμα, όμως είναι γνωστό ότι μπορούν να συμβούν συγκρούσεις με ορισμένα είδη πτηνών και νυχτερίδων, ιδιαίτερα όταν οι εγκαταστάσεις βρίσκονται σε ακατάλληλες τοποθεσίες.
Ένας ιστός χωρίς ταχέως περιστρεφόμενα πτερύγια θα μπορούσε θεωρητικά να μειώσει αυτόν τον κίνδυνο και πιθανότατα να παράγει λιγότερο μηχανικό θόρυβο, γεγονός που εξηγεί το αυξημένο περιβαλλοντικό ενδιαφέρον.
Παρ' όλα αυτά, ο χαρακτηρισμός «φιλικό προς τα πουλιά» παραμένει προς επιβεβαίωση. Η τεχνολογία δεν διαθέτει ακόμη επαρκές ιστορικό λειτουργίας ώστε να αξιολογηθούν με βεβαιότητα οι επιπτώσεις στην άγρια ζωή, στον θόρυβο, στη χρήση υλικών, στην ανθεκτικότητα και στην ανακύκλωση μετά το τέλος ζωής της. Η απουσία πτερυγίων αποτελεί ένα πιθανό πλεονέκτημα, όχι όμως απόδειξη περιβαλλοντικής υπεροχής.
Πού θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί
Η αποκεντρωμένη αιολική παραγωγή σημαίνει ότι η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται κοντά στο σημείο όπου καταναλώνεται.
Ερευνητικά ιδρύματα ήδη εξετάζουν συνδυασμούς μικρών ανεμογεννητριών με φωτοβολταϊκά, μπαταρίες και μικροδίκτυα, ιδιαίτερα σε αγροτικές ή απομονωμένες περιοχές όπου η επέκταση του ηλεκτρικού δικτύου είναι ακριβή.
Αυτός ο υβριδικός ρόλος ίσως αποτελεί τη μεγαλύτερη προοπτική για τον ταλαντευόμενο ιστό. Τα φωτοβολταϊκά δεν παράγουν ενέργεια τη νύχτα, ενώ ο άνεμος μπορεί να είναι ισχυρότερος σε διαφορετικές ώρες, επιτρέποντας στις δύο τεχνολογίες να αλληλοσυμπληρώνονται.
Η συσκευή θα μπορούσε επίσης να τροφοδοτεί απομονωμένο εξοπλισμό ή δίκτυα αισθητήρων, όπου μια συμβατική ανεμογεννήτρια με περιστρεφόμενο ρότορα θα ήταν λιγότερο πρακτική.
Οι αστικές περιοχές αποτελούν πιο δύσκολη περίπτωση. Οι στέγες και τα κτίρια δημιουργούν ακανόνιστες ροές αέρα και ακόμη και μια μικρή γεννήτρια απαιτεί επαρκές αιολικό δυναμικό, ασφαλή εγκατάσταση, άδειες και ρεαλιστικές εκτιμήσεις παραγωγής.
Το κυλινδρικό σχήμα του ιστού του επιτρέπει να λειτουργεί ανεξάρτητα από τη διεύθυνση του ανέμου, όμως καμία έξυπνη γεωμετρία δεν μπορεί να δημιουργήσει ενέργεια εκεί όπου ο άνεμος δεν επαρκεί.
Τα επόμενα βήματα
Οι μηχανικοί θα πρέπει να αποδείξουν ότι η συσκευή:
παράγει αξιόπιστα ηλεκτρική ενέργεια σε μεγάλο εύρος ταχυτήτων ανέμου,
αντέχει ύστερα από χρόνια συνεχών ταλαντώσεων,
λαμβάνει τις απαραίτητες πιστοποιήσεις,
παρουσιάζει ανεξάρτητα δεδομένα από πραγματικές εγκαταστάσεις,
μπορεί να παράγει ηλεκτρική ενέργεια με ανταγωνιστικό κόστος.
Η μετάβαση στην καθαρή ενέργεια δεν θα βασιστεί σε μία μόνο ιδανική τεχνολογία. Οι μεγάλες ανεμογεννήτριες θα συνεχίσουν να τροφοδοτούν τα εθνικά ηλεκτρικά δίκτυα, ενώ μικρότερες και πιο εξειδικευμένες λύσεις ενδέχεται να καλύψουν συγκεκριμένες ανάγκες δίπλα σε φωτοβολταϊκά και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας.
Προς το παρόν, ο ταλαντευόμενος ιστός αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογική δοκιμή, της οποίας το μέλλον θα κριθεί όχι από την ασυνήθιστη εμφάνισή της, αλλά από τις πραγματικές επιδόσεις της σε βάθος χρόνου.
www.worldenergynews.gr
