Когда цилиндрическая структура, как труба, стоит на пути жидкости или ветра, происходит явление, называемое вихрями Кармана. Жидкость или воздух образуют цикличность, закрученную в спиральном движении, что делает колебания по бокам. Он имеет аэродинамическое объяснение и расшифрован физиком Теодором фон Карманом в 1911 году.

С тех пор инженер принимает во внимание эти вихри и делает доступными методами профилактику для предотвращения неустойчивости инфраструктур от компрометации. Испанский стартап Vortex Bladeless решил сделать новый шаг и использовать это негативное для обычных инженеров явление для получения энергии ветра. Для этого, они создали Вихрь, ветровую турбину без лопастей, что колеблется от одной стороны к другой в соответствии с ветром, чтобы захватить кинетическую энергию.

Вот как это работает

«Эти вихри — проблема, как правило, инженеры стараются избегать любой ценой, потому что здания могут рухнуть,» объясняет Дэвид  Суриол (Devid Suriol) соучредитель Vortex Bladeless. Менеджер объясняет, что его дело обстоит как раз наоборот: «Мы сознательно искали и оптимизировли его».

Чтобы сделать это, компания создала структуру, где геометрия в сочетании с частотой колебаний вихря заставляет их повторяться  вокруг неё. Принцип работы Vortex Bladeless — турбина содержит систему катушек и магнитов (магнит колеблется в катушке как в генераторе Фарадея, фонарике Фарадея только эти катушки зависят от направления как это сделано у них независимо от направления не очень понятно — В.М.), интегрированных в механизм, который в дополнение к генерации электроэнергии сделан так, что структура «настроена» на правильную частоту, чтобы оптимально качаться в ритме вихря. То есть это фактически резонансный генератор, работающий от ветра!

Устройство представлено в виде вертикального конусообразного цилиндра, изготовленного из стекловолокна, что делает его как легким, так и жестким. Текущие прототипы достигают шести метров в высоту, хотя компания планирует более высокие версии. В 2015 году они будут запускать модель 12,5 метров и в течение трех лет, один выше, чем 100 метров. «Чем больше высота, тем больше производительность,» объясняет Девид.

«Работая не с лопатоками мы устраняем многие из традиционных движушихся механических частей турбины, что позволит существенно сократить расходы на производство ветровой энергии и эксплуатационные расходы,» говорит соучредитель. Он рассчитывает добиться снижения на 53% в расходов по строительным процессом по сравнению с обычной ветровой турбиной. Кроме того, «сокращение и отсутствие лопастей также будет способствовать транспортировке и упростит работы по техническому обслуживанию,».

Преимущества

В дополнение к снижению затрат, эта технология имеет и другие полезные функции, по сравнению с другими моделями. Суриол объясняет, что вихрь может генерировать энергию в широком диапазоне скоростей ветра, «выше, чем у обычных ветровых турбин.» В частности, устройство стартует от скорости ветра в один метр в секунду «, меньше, чем требуется по традиционной турбины» объясняет он. При нескольких лопастях турбины начинают работу с трех метров в секунду.

Цилиндрическая форма структуры также исключает необходимость ориентировки ветровой турбины в направлении ветрового потока. Тем не менее, в тех же условиях, энергия, вырабатываемая Vortex будет на 30 % ниже, чем от традиционной ветровой турбины.
Кроме того, его конструкция делает турбину менее ранящим природный ландшафт и отсутствие лопастей делает его менее опасным для птиц. Нова турбина не производит шум, уменьшая воздействие на окружающую среду еще больше.

К пьезоэлектрическому генератору

В среднесрочной и долгосрочной перспективе, исследователи Vortex работают над альтернативой электромагнитной индукции для того, чтобы генерировать электричество из вихревых колебаний. Эта альтернатива будет основываться на пьезоэлектричестве.

Это явление, обнаруженное в 1880 году братьями Пьером и Жаком Кюри, происходит в некоторых кристаллах, таких как кварц, которые не имеют центра симметрии. При сжатии их масса поляризована и генерирует электрический потенциал.

С момента своего открытия, пьезоэлектричество (от греческого piezein, «крутить или сжать») служил для многих целей, начиная от проектирования гидролокаторов подводных лодок и механизма зажигалки и часов, до усилителей и микрофонов гитар. Пьезоэлектричество также используется для приложений сбора энергии, но не для получения большого количества энергии.

Что касается Vortex, в том числе по пьезоэлектрическим генераторам в устройстве цилиндра, колебания ветра деформируется компоненты, таким образом, что можно производить электричество. «Сейчас пьезоэлектрические материалы существующие сегодня не достаточно сильны, чтобы быть прибыльным, но будут необходимы,» объясняет Суриол. Тем не менее, существуют различные исследовательские группы, работающие над новыми материалами на основе пластмасс и керамики, более мощных и более легкого веса «, что действительно было бы интересно Vortex», заключает он.

А ребята молодцы — собрали за месяц 64,550USD из необходимых 50,000USD к 30 июля 2015 года https://www.indiegogo.com/projects/vortex-bladeless-a-wind-generator-without-blades—3#/story

Источники: vetrogenerator.com.ua,  vortexbladeless.com

Share