Ανεμογεννήτριες χωρίς έλικες: Πιο αποδοτικές, αθόρυβες και φιλικές προς το περιβάλλον

Μια νέα τεχνολογία που υπόσχεται να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο παράγουμε αιολική ενέργεια βρίσκεται ένα βήμα πιο κοντά στην εμπορική της αξιοποίηση. Ο λόγος για μια πρωτοποριακή νέα γενιά ανεμογεννητριών χωρίς έλικες, η οποία φαίνεται να ξεπερνά τα περιορισμένα αποτελέσματα των πρώτων πρωτοτύπων και να ανοίγει τον δρόμο για πιο αποδοτική, αθόρυβη και φιλική προς το περιβάλλον παραγωγή ενέργειας. Καθοριστικό ρόλο προς αυτήν την κατεύθυνση παίζει νέα μελέτη του University of Glasgow, η οποία για πρώτη φορά χρησιμοποίησε πολύπλοκες υπολογιστικές προσομοιώσεις για να καθορίσει τη βέλτιστη σχεδίαση μιας τέτοιας συσκευής.

Σε αντίθεση με τις συμβατικές ανεμογεννήτριες, που αξιοποιούν την κινητική ενέργεια του ανέμου για να περιστρέψουν μεγάλες λεπίδες, οι νέες αυτές κατασκευές λειτουργούν με τελείως διαφορετική φυσική αρχή: την ταλαντωτική κίνηση λόγω στροβιλισμού, γνωστή και ως vortex-induced vibration (VIV). Εικόνες του συστήματος δεν είναι ακόμη διαθέσιμες, όμως η περιγραφή είναι ενδεικτική: φανταστείτε έναν ψηλό, λεπτό κυλινδρικό στύλο, παρόμοιο με μια κολόνα οδοφωτισμού, ο οποίος κινείται απαλά καθώς φυσάει ο αέρας. Το πέρασμα του ανέμου δημιουργεί στροβίλους που προκαλούν μια ταλάντωση σε ολόκληρη τη δομή. Όταν η συχνότητα αυτής της ταλάντωσης συμπέσει με τη φυσική συχνότητα του κυλίνδρου, το φαινόμενο ενισχύεται σημαντικά και η μηχανική ενέργεια μετατρέπεται απευθείας σε ηλεκτρική.

Η συγκεκριμένη προσέγγιση συγκεντρώνει πολλαπλά πλεονεκτήματα. Καταρχάς, η απουσία περιστρεφόμενων λεπίδων σημαίνει πολύ χαμηλότερα επίπεδα θορύβου, γεγονός που καθιστά τις συσκευές αυτές κατάλληλες για εγκατάσταση ακόμη και σε κατοικημένες περιοχές. Επιπλέον, το μικρό τους αποτύπωμα και η απλή τους κατασκευή μειώνουν τις ανάγκες για συντήρηση και αυξάνουν τη διάρκεια ζωής τους. Σημαντική είναι και η περιβαλλοντική πτυχή: η νέα σχεδίαση δεν απειλεί την άγρια ζωή, και ιδίως τα πουλιά, τα οποία συχνά δεν αντιλαμβάνονται τις ταχύτατα περιστρεφόμενες λεπίδες των κλασικών ανεμογεννητριών, με αποτέλεσμα συχνά θανατηφόρες συγκρούσεις.

Την πρωτοβουλία της μελέτης ανέλαβε η ερευνητική ομάδα του James Watt School of Engineering, υπό την καθοδήγηση του Dr. Wrik Mallik. Οι επιστήμονες εξέτασαν χιλιάδες πιθανές διαμορφώσεις και κατέληξαν σε ένα εύρημα που ανέτρεψε τις αρχικές υποθέσεις. Όπως διαπιστώθηκε, η πιο αποδοτική σχεδίαση δεν είναι απαραίτητα εκείνη που παράγει τη μέγιστη ισχύ σε απόλυτους αριθμούς. Αντιθέτως, το κλειδί βρίσκεται στην εξισορρόπηση της ηλεκτροπαραγωγής με την αντοχή και τη σταθερότητα της δομής, ώστε να διασφαλίζεται τόσο η αποδοτικότητα όσο και η ασφάλεια.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, η ιδανική κατασκευή αποτελείται από έναν κύλινδρο ύψους 80 εκατοστών και διαμέτρου 65 εκατοστών. Η συγκεκριμένη διαμόρφωση μπορεί να αποδώσει με ασφάλεια έως και 460 watts ηλεκτρικής ισχύος, επίδοση που συνιστά σημαντική βελτίωση σε σχέση με τα μέχρι τώρα πρωτότυπα, τα οποία δεν ξεπερνούσαν τα 100 watts. Επιπλέον, η σταθερότητα του κυλίνδρου διατηρείται ακόμη και σε συνθήκες ισχυρού ανέμου, με ταχύτητες που κυμαίνονται από 32 έως 112 χιλιόμετρα την ώρα.

Οι ερευνητές εκτιμούν πως η μέθοδος που ακολούθησαν μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη ακόμα πιο αποδοτικών μονάδων στο άμεσο μέλλον. Ήδη αναφέρουν πως με περαιτέρω βελτιώσεις, οι bladeless ανεμογεννήτριες θα μπορούσαν να φτάσουν ή και να ξεπεράσουν την ισχύ του 1 kilowatt, καθιστώντας τις κατάλληλες για μικρές οικιακές ή αστικές εφαρμογές.

*Η κεντρική εικόνα δημιουργήθηκε με τη βοήθεια του Imagen 3 για λογαριασμό του Techgear.gr και δεν αντιπροσωπεύει το έργο των ερευνητών.

[via]