Vedci z Glasgowskej univerzity predstavili nový návrh bezlopatkových veterných turbín (BWT), ktorý by mohol výrazne zmeniť budúcnosť výroby veternej energie. Podľa ich výpočtov a simulácií by optimalizovaný dizajn takejto turbíny dokázal bezpečne vyprodukovať až 460 wattov elektrickej energie, čo je viac ako štvornásobok výkonu súčasných prototypov, ktoré bežne zvládnu len okolo 100 wattov. Na výskum upozornil portál Interesting Engineering.

Iný princíp fungovania

Hoci bezlopatkové turbíny (bladeless wind turbines) stále zostávajú v počiatočnej fáze výskumu a vývoja, nový prístup by mohol urýchliť ich premenu z experimentálnych zariadení na praktický zdroj energie aj pre národné siete. K najväčším výhodám patrí jednoduchosť konštrukcie. Oproti klasickým veterným turbínam sú tichšie, kompaktnejšie, vyžadujú menej údržby aj miesta. Zatiaľ čo bežné lopatky rotujúcich turbín môžu byť pre živočích nebezpečné, pretože môžu splynúť s pozadím alebo byť dokonca neviditeľné kvôli efektu pohybového rozmazania, BWT tento problém úplne eliminuje, takže je aj bezpečnejší.

Rozdiel je aj v samotnom fungovaní. Kým klasické turbíny premieňajú kinetickú energiu vetra na rotáciu lopatiek a následne na elektrinu cez generátor, BWT pracujú na princípe vírmi vyvolaných vibrácií (vortex-induced vibration – VIV). Ich štíhle valcovité stožiare sa pri vetre rozkývu podobne ako pouličná lampa vo veternom počasí. Keď sa pohyb vetra zosúladí s prirodzenou frekvenciou konštrukcie, vibrácie sa znásobia a energia sa priamo premieňa na elektrickú.

Bing Image Creator

Tím vedcov použil rozsiahle počítačové simulácie tisícok možných návrhov, aby určil ideálny kompromis medzi výkonom a pevnosťou. „Štúdia po prvý raz ukazuje, že najefektívnejšia konštrukcia pre získavanie energie nie je tá, ktorá poskytuje najvyšší výkon. Identifikovali sme ideálny stred medzi rôznymi konštrukčnými parametrami, ktorý umožňuje maximalizovať výkon bez ohrozenia štrukturálnej pevnosti,“ vysvetlil Wrik Mallik z James Watt School of Engineering na Glasgowskej univerzite.

„Dúfame, že tento výskum povzbudí vývojárov, aby navrhli nové prototypy BWT, keďže jasne ukazuje, ktorý dizajn je najefektívnejší,“ uviedol profesor Sondipon Adhikari, hlavný autor štúdie, ktorá bola uverejnená v časopise Renewable Energy.

Podľa výsledkov štúdie je ideálnym návrhom stožiar s výškou 80 centimetrov a priemerom 65 centimetrov, čo umožňuje bezpečne generovať až 460 wattov energie a zároveň vydržať vetry v rozsahu približne 32 až 113 km/h. Rovnaký princíp by sa dal uplatniť aj pri väčších turbínach s výkonom nad 1 kW, čo by už umožnilo ich reálne využitie v domácnostiach či komunitnej energetike.

„Plánujeme ďalej zdokonaľovať naše poznatky o dizajne bezlopatkových turbín a o tom, ako možno túto technológiu rozšíriť pre široké spektrum využitia. Zároveň nás zaujíma aj to, ako by takzvané metamateriály, čiže špeciálne navrhnuté materiály s vlastnosťami, ktoré sa v prírode prirodzene nevyskytujú a mohli v budúcnosti zvýšiť účinnosť týchto turbín,“ dodal Adhikari.

O technológiu sa už začali zaujímať aj firmy. Napríklad automobilka BMW testovala bezlopatkové turbíny od startupu Aeromine Technologies vo svojom závode MINI v Oxforde. Ide o prvý „nepohyblivý“ veterný systém vo Veľkej Británii.

Čítajte viac z kategórie: Ekológia