Technika i gadżety

Wiatraki, które się nie kręcą

• Technika i gadżety
• 2024 / 02 / 14

Kilka tygodni temu opisaliśmy rekordy, jakie u wybrzeży Chin biją ogromne wiatraki. Mają moc aż po 16 MW, mierzą ponad ćwierć kilometra wysokości i pracują nawet w czasie tajfunu. Dzięki temu osiągnięto rekord w ilości wygenerowanego prądu w ciągu jednej doby. Uzyskano 384,1 megawatogodzin energii. To oznacza, że generator pracował pełną mocą przez 24 godziny.

Budowanie coraz większych wiatraków pozwala na osiąganie coraz większej ich mocy, ale ma też swoje ograniczenia. Ogromna średnica wiatraka powoduje, że końce jego płatów poruszają się z dużą prędkością. Konstruktor chińskich rekordzistów przewidział, że prędkość ta może przekraczać... 500 mil na godzinę (800 kilometrów na godzinę), a więc dwie trzecie prędkości dźwięku.

Osiągnięcie prędkości dźwięku oznaczałoby rozerwanie płatów, więc szybkość obracania się wiatraków trzeba ograniczać, a to oznacza niewykorzystanie pełnej mocy wiatru. Artykuł o chińskich gigantach dostępny jest na naszej stronie internetowej abecadlo.com w zakładce "W gazecie/Technika i Gadżety" pod tytułem "Megawiatraki".

Pomysłów na wykorzystanie wiatru jest jednak więcej, niż budowanie tradycyjnych wiatraków. Szkocka firma Katrick Technologies opracowała urządzenie, w którym skrzydła nie wykonują pełnego obrotu. Po wykonaniu jednej szóstej obrotu, skrzydło obraca się wokół swojej wzdłużnej osi (prostopadłej do wiatru), zmieniając kąt natarcia o kilkadziesiąt stopni. Wówczas wiatr zaczyna je popychać w przeciwną stronę i skrzydło wykonuje znowu jedną szóstą obrotu, tyle że w przeciwnym kierunku. Potem znowu zmienia kąt natarcia i cały cykl się powtarza. Dlatego konstruktorzy mówią, że ich urządzenie pozyskuje energię nie przez obrót skrzydeł, ale ich oscylację.

Skrzydła poruszają się ruchem oscylacyjnym wewnątrz sekcji, stanowiącej jedną szóstą urządzenia, tak, jak pokazują to strzałki. Na fotografii widoczny jest różny kąt nachylenia skrzydeł w górnej i dolnej sekcji, co powoduje, że wiatr popycha je w różnych kierunkach.

---

Urządzenie ma kształt sześciokątu, podzielonego na sześć wycinków. W każdym z nich znajdują się dwa oscylujące skrzydła, umieszczone jedne za drugim. Pracują w przesuniętej fazie, więc nie "zabierają" sobie wiatru, a lepiej go wykorzystują. Całe sześciokątne urządzenie ma więc łącznie 12 oscylujących skrzydeł. Sześciokątny kształt pozwala na instalowanie wielu takich urządzeń obok siebie, co wygląda jak budowa plastra miodu.

Renomowany magazyn "MIT Technology Review" już w 2015 roku zakwestionował opisaną konstrukcję. Uznał ją bowiem za mniej ekonomiczną od budowania tradycyjnych wiatraków. Innymi słowy, zainwestowane w nią pieniądze przyniosą mniejszy zysk. Firma Katrick Technologies zrealizowała jednak swój pomysł i oferuje już gotowe systemy. Wskazuje przy tym na liczne ich zalety, które pozwalają im być alternatywą dla wielkich wiatraków.

Pierwszą, oczywistą zaletą jest właśnie wielkość. Zamiast budować ogromne, wysokie konstrukcje, można zagospodarować niewykorzystane powierzchnie nawet w środku miasta. Turbiny firmy Katrick Technologies można instalować na przykład na dachach, stosując dowolną ich liczbę składającą się na "plaster". Zresztą wcale nie muszą stanowić całości, każdy sześciokąt można umieszczać niezależnie w innym miejscu. Całe plastry można też budować na przykład wzdłuż dróg, linii kolejowych czy lotnisk. Stanowią wtedy specyficzne bariery dźwiękochłonne. Dźwięk to przecież drganie powietrza, jest więc przenoszony przez poruszające się jego masy, co nazywamy wiatrem. A urządzenia Katrick Technologies ten wiatr wychwytują.

Sześciokątne konstrukcje można skalować, tzn. budować je w różnych wymiarach. Zbyt duże nie są jednak potrzebne, bo ich wielką zaletą jest praca przy nawet małym wietrze. W przeciwieństwie do wiatraków poruszane są tylko w wycinku koła, nie potrzebują więc stabilnego wiatru, wiejącego w tym samym kierunku na powierzchni całego koła. Oscylujące skrzydełka reagują na nawet małe, chwilowe podmuchy wiatru, w dodatku zdarzające się na małej powierzchni.

Urządzenia firmy Katrick Technologies można instalować wzdłuż autostrad (górna fotografia). Małą farmą wiatrową można bezpośrednio zasilać stację ładowania samochodów elektrycznych (dolna fotografia).

---

Wiatraki muszą pracować na dużej wysokości, bo tam wiatr jest bardziej jednolity. Małe sześciokąty Katrick Technologies wychwytują zawirowania wiatru na dachu garażu czy pomiędzy blokami. Są oczywiście obrotowe, a jako niewielkie urządzenia, szybko ustawiają się w optymalnej pozycji do wiatru.

Zaletą małych farm wiatrowych jest ich nieduża odległość do odbiorników energii, bo można je budować nawet w mieście. Zmniejsza to konieczność budowania linii przesyłowych i zmniejsza straty energii, które na takich liniach występują. Można je budować lokalnie i dostosować ich wielkość do potrzeb odbiorców. Mały system Katrick Technologies o mocy 10 kW, pracując średnio na 25%, generuje rocznie 22 MWh. A to wystarcza na zasilanie kilku domów.

Wiatrowe sześciokąty na pewno spodobają się też ekologom. Skrzydełka oscylujące wewnątrz obudowy nie zagrażają ptakom, które do ciasnego tunelu nie wlatują. W przypadku umieszczania urządzeń na ziemi, można je łatwo ogrodzić, aby nie miały do nich dostępu ani zwierzęta, ani ludzie.

Nad technologią podobną do zastosowanej przez Katrick Technologies pracuje też amerykańska firma z Teksasu Aeromine. Ale pomysłów na wykorzystanie energii wiatru jest więcej. O kolejnym napiszemy już wkrótce.