Hiszpanie wymyślili turbinę wiatrową, która zmienia zasady gry. Nie ma żadnej z wad tradycyjnych wiatraków
Chociaż turbiny wiatrowe są szeroko stosowane i efektywne, mają istotne ograniczenia, takie jak negatywny wpływ na środowisko, hałas oraz wysokie koszty użytkowania. Alternatywą jest bezłopatkowe urządzenie opracowane przez hiszpańską firmę Vortex Bladeless, które w dużym stopniu odbiega od typowych turbin. Jak to urządzenie działa? Czy jest w stanie zrewolucjonizować rynek energii wiatrowej i zastąpić tradycyjne turbiny?
- Pionierskie turbiny wiatrowe bez łopat
- Innowacyjna energia z wiatru bez łopat
- Innowacyjne turbiny wiatrowe Vortex: ekologia i cisza
- Przewaga generatorów Vortex nad turbinami wiatrowymi
- Vortex Bladeless: nowa era energii wiatrowej
Pionierskie turbiny wiatrowe bez łopat
Idea turbiny bez łopatek narodziła się już w 2002 roku, kiedy to David Yáñez został natchniony przez film o zawaleniu mostu Tacoma Narrows z 1940 roku. Wtedy odkrył on możliwości energetyczne zjawiska wirów von Kármána, które występują, gdy przepływ powietrza lub cieczy napotka przeszkodę.
Pomysł Davida Yáñeza przez długi czas pozostawał w sferze konceptu. Dopiero w 2012 roku założył on przedsiębiorstwo wspólnie z Davidem Suriolem i Raulem Martínem. Dwa lata później – w 2014 roku – firma Vortex uzyskała wsparcie finansowe od hiszpańskiego Centrum Rozwoju Technologii Przemysłowych i nawiązała kooperację z Centrum Superkomputerowym w Barcelonie. Dzięki zaawansowanym badaniom udało się potwierdzić zasadność przedstawionej przez Vortex Bladeless koncepcji turbin wiatrowych.
Kolejne lata przyniosły współpracę z wieloma firmami oraz instytucjami badawczymi, takimi jak Instytut Technologii w Massachusetts oraz Uniwersytet Harvarda. Dzięki finansowemu wsparciu z instytucji publicznych i prywatnych, w 2015 roku firma Vortex mogła sfinalizować pierwsze kontrakty z dostawcami i zatrudnić potrzebnych inżynierów. Pierwszy model prototypowy turbiny wiatrowej bez łopatek został opracowany rok później.
Przedsiębiorstwo pracuje również nad turbinami o różnych rozmiarach (Vortex Nano, Vortex Tacoma, Vortex Atlantis), aby zaspokoić różnorodne potrzeby energetyczne. Norweska państwowa firma energetyczna Equinor uznaje Vortex Bladeless za jeden z dziesięciu najbardziej obiecujących startupów energetycznych. Zakończenie testów prototypowych i rozpoczęcie sprzedaży komercyjnej planowane jest na najbliższe lata, chociaż dokładne terminy nie są jeszcze ustalone i zależą od uzyskania niezbędnych certyfikacji, co może stanowić wyzwanie w przypadku tak nietypowych urządzeń.
Innowacyjna energia z wiatru bez łopat
Vortex Bladeless to sprzęt o formie pionowego, cienkiego cylindra – dla wielu internautów przypomina gadżety dla dorosłych, dlatego często nazywany jest „Skybrator”. Składa się z dwóch kluczowych części: nieruchomej bazy, która za pomocą pręta z włókna węglowego połączona jest z cylindrycznym masztem, oscylującym prostopadle względem kierunku wiatru. Wewnętrzne elementy turbiny nigdy się nie stykają, lecz współpracują, wytwarzając energię elektryczną z wiatru.
Gdy wiatr przepływa wokół urządzenia, tworzy wiry, które powodują wibracje masztu. Ten ruch jest przekształcany na energię mechaniczną, a następnie na energię elektryczną za pomocą alternatora umieszczonego u podstawy urządzenia. Wszystko to odbywa się bez konieczności stosowania przekładni czy smarów.
Kluczowym elementem urządzeń Vortex jest system strojenia, który wykorzystuje odpychanie magnetyczne. System ten pozwala dostosować częstotliwość drgań masztu do prędkości wiatru – urządzenie może funkcjonować efektywnie przy różnych prędkościach wiatru. W przeciwieństwie do tradycyjnych turbin wiatrowych, Vortex Bladeless nie obraca się, dlatego technicznie nie jest turbiną, lecz generatorem rezonansowym wywołanym przez wiry – Vortex Induced Vibration.
Innowacyjne turbiny wiatrowe Vortex: ekologia i cisza
Brak ruchomych łopat w systemach Vortex eliminuje ryzyko kolizji z ptakami i nietoperzami, co stanowi istotny problem w przypadku klasycznych turbin wiatrowych. Powszechnie wiadomo, że sądy nakazywały usunięcie turbin wiatrowych z powodu dużej liczby martwych ptaków oraz zagrożenia dla chronionych gatunków (np. wyrok sądu w Nimes z 2023 roku).
W USA turbiny powodują co roku aż 500 000 zgonów ptaków i do 800 000 zgonów nietoperzy (dane pochodzą z badań amerykańskiej agencji US Fish and Wildlife Service). Szacuje się, że w Polsce liczba ta wynosi kilkanaście tysięcy zgonów ptaków rocznie, ale warto uwzględnić skalę i liczbę elektrowni wiatrowych przy porównywaniu tych danych.
Systemy Vortex generują znacznie mniej hałasu niż tradycyjne turbiny, których głośne mechanizmy często prowadziły do protestów mieszkańców terenów sąsiednich do elektrowni wiatrowych. Dźwięki nie przekraczają 20 Hz, są niesłyszalne dla ludzi i nie przyczyniają się do zanieczyszczenia hałasem. Cicha praca oraz smukły, wąski design sprawiają, że ekologiczne turbiny bezłopatkowe są odpowiednie wszędzie tam, gdzie standardowe urządzenia po prostu się nie mieszczą – nawet jako domowe elektrownie wiatrowe.
Przewaga generatorów Vortex nad turbinami wiatrowymi
Projekt generatorów jest prosty. Urządzenia nie zawierają skomplikowanych mechanizmów mechanicznych, jak przekładnie czy łopaty. Koszty produkcji mogą być zmniejszone nawet o 53% w porównaniu do tradycyjnych turbin wiatrowych, a koszty serwisowania – głównie związane z utrzymaniem – o 51%. Firma Vortex przewiduje, że żywotność urządzeń wynosi od 32 do nawet 96 lat.
Turbiny Vortex mają nisko umiejscowiony środek ciężkości, co ułatwia ich instalację oraz wymaga znacznie mniejszych fundamentów niż w przypadku klasycznych urządzeń z łopatami. To nie tylko oszczędność, ale również mniejsza ingerencja w środowisko przyrodnicze.
Vortex Bladeless: nowa era energii wiatrowej
Z analiz wynika, że Vortex Bladeless produkuje o 30% mniej energii niż tradycyjne turbiny wiatrowe – jest to jednak wynagrodzone mniejszymi rozmiarami konstrukcji, co pozwala na zwiększenie liczby urządzeń na obszarze zajmowanym przez typową turbinę. Osiągnięcie większej mocy wymaga podniesienia wysokości masztu, co powoduje trudności konstrukcyjne i finansowe.
Jednakże sami założyciele firmy Vortex Bladeless zaznaczają, że ich celem nie jest zastąpienie tradycyjnych turbin, a wypełnienie luk, w których standardowe rozwiązania są niewystarczające. Wskazane nisze to obszary miejskie i zurbanizowane, gdzie wpływ turbiny wiatrowej byłby zbyt duży, a przestrzeń do jej budowy zbyt ograniczona.
Źródła:
- https://vortexbladeless.com/
- https://www.fws.gov/
- https://www.sciencedirect.com/