Την ώρα που η Κίνα σηκώνει ανεμογεννήτριες τόσο μεγάλες που επηρεάζουν τοπικά το μικροκλίμα, η Γερμανία επιλέγει έναν εντελώς διαφορετικό δρόμο. Αντί να κυνηγήσει τον ουρανό, στρέφεται προς τη μικροκλίμακα – εκεί όπου η καινοτομία δεν μετριέται σε μέτρα ύψους, αλλά σε ποσοστά απόδοσης. Μια νέα τεχνολογία από το Fraunhofer Institute υπόσχεται να εκμεταλλευτεί ακόμα και τον πιο αδύναμο άνεμο, ανοίγοντας τον δρόμο για μια νέα εποχή στην αιολική ενέργεια.
Στο ερευνητικό κέντρο του Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research (IAP) στο Wildau, οι Γερμανοί μηχανικοί ανέπτυξαν, σε συνεργασία με την BBF Group, ένα πειραματικό μοντέλο ανεμογεννήτριας που λειτουργεί με ταχύτητες ανέμου μόλις 2,7 μέτρα το δευτερόλεπτο, όταν τα περισσότερα συμβατικά συστήματα χρειάζονται τουλάχιστον 4 m/s για να ξεκινήσουν. Η μικροσκοπική αυτή τουρμπίνα μπορεί να φτάσει τους 450 κύκλους ανά λεπτό και να αποδώσει ισχύ 2.500 Watt με άνεμο 10 m/s, αγγίζοντας αποδοτικότητα 53%.
Αυτό το νούμερο είναι εντυπωσιακό όχι μόνο από τεχνική άποψη, αλλά και θεωρητικά: αγγίζει το 89% του μέγιστου δυνατού ορίου που θέτει ο λεγόμενος νόμος του Betz, σύμφωνα με τον οποίο καμία ανεμογεννήτρια δεν μπορεί να μετατρέψει πάνω από 59,3% της κινητικής ενέργειας του ανέμου σε ηλεκτρική. Με άλλα λόγια, το Fraunhofer IAP έχει καταφέρει να προσεγγίσει σχεδόν το φυσικό όριο της αιολικής απόδοσης, κάτι που μέχρι σήμερα φάνταζε αδύνατο για τόσο μικρού μεγέθους συστήματα.
Προς το παρόν, πέντε πρωτότυπες μονάδες δοκιμάζονται σε διαφορετικές τοποθεσίες της BBF Group, ώστε να μελετηθεί πώς επηρεάζουν η θέση και το υψόμετρο τη συνολική απόδοση.
Το κλειδί για αυτή την επιτυχία δεν βρίσκεται μόνο στον σχεδιασμό, αλλά στα υλικά. Οι έλικες της τουρμπίνας είναι κατασκευασμένοι από σύνθετες ίνες, κούφιες στο εσωτερικό και χωρίς τον παραδοσιακό αφρώδη πυρήνα. Αυτή η επιλογή μείωσε το συνολικό βάρος κατά περίπου 35%, ενισχύοντας παράλληλα την ευκαμψία και την ανθεκτικότητα του συστήματος απέναντι στις μεταβολές του ανέμου.
Η διαδικασία παραγωγής συνδυάζει βιομηχανική 3D εκτύπωση ικανή να δημιουργεί καλούπια δύο μέτρων, με τεχνολογία Automated Fiber Placement (AFP), την ίδια που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία της αεροναυπηγικής. Η AFP τοποθετεί λωρίδες ινών με ακρίβεια χιλιοστού, τις εμποτίζει με ρητίνη και μειώνει τα περιττά σημεία επικάλυψης, εξασφαλίζοντας ανώτερη αντοχή.
Επιπλέον, η ειδική στρωματοποιημένη δομή των πτερυγίων τους επιτρέπει να λυγίζουν ελαστικά σε περίπτωση καταιγίδας, στρέφοντας τον άξονα ελαφρώς αντίθετα από τον άνεμο και περιορίζοντας την ταχύτητα περιστροφής χωρίς να χρειάζονται περίπλοκοι μηχανισμοί ελέγχου.
Οι μικροτουρμπίνες αυτού του είδους δεν προορίζονται να αντικαταστήσουν τους τεράστιους ανεμόμυλους των θαλάσσιων πάρκων, αλλά να συμπληρώσουν το δίκτυο, προσφέροντας ενεργειακή ανεξαρτησία σε μικρότερη κλίμακα. Ένα τέτοιο σύστημα μπορεί να εγκατασταθεί σε κατοικίες, επιχειρήσεις, αγροτικούς συνεταιρισμούς ή ακόμα και σε απομονωμένες κοινότητες και ανθρωπιστικές αποστολές. Μπορεί να λειτουργεί αυτόνομα ή να ενσωματώνεται σε μικροδίκτυα, μειώνοντας τις απώλειες μεταφοράς και αυξάνοντας την ενεργειακή ανθεκτικότητα.
Το επόμενο βήμα για το Fraunhofer είναι η πλήρης βιωσιμότητα. Οι μηχανικοί του ινστιτούτου εργάζονται ήδη πάνω σε νέες μονοϋλικές (monomaterial) κατασκευές, που χρησιμοποιούν έναν και μόνο τύπο πολυμερούς. Αυτό επιτρέπει την εύκολη ανακύκλωση των εξαρτημάτων στο τέλος της ζωής τους και μειώνει δραστικά το περιβαλλοντικό αποτύπωμα.
Η σημασία αυτής της προσέγγισης δεν είναι αμελητέα: η Ευρώπη ετοιμάζεται να διαχειριστεί, έως το 2030, τον μαζικό παροπλισμό χιλιάδων παλαιών ανεμογεννητριών. Οι νέες τεχνολογίες όπως αυτή του Fraunhofer θα μπορούσαν να κάνουν την ανακύκλωση και την αντικατάσταση αυτών των συστημάτων πιο βιώσιμη και οικονομικά αποδοτική.
[source]
