Dnes už jsme si zvykli na masivní turbíny na stožárech, které se objevují v krajině nebo v příbřežních oblastech oceánu a vyrábějí elektřinu, když tedy fouká vítr. Jen málokdo si pod pojmem větrná energetika představí něco jiného. Co kdyby ale větrné zařízení nepřipomínalo větrnou turbínu ani v nejmenším?
Právě takové zařízení vyvíjí společnost Airloom Energy z Wyomingu, která nedávno vystoupila ze stealth módu s novým vedením a s čerstvými investicemi ve výši 4 milionů dolarů, které poskytl fond Breakthrough Energy Ventures, čili Bill Gates. Jde o radikálně odlišné technologické řešení, které podle Airloom Energy zásadně mění ekonomické rovnice větrné energetiky.
Nelze si nevšimnout, že se evoluce větrných turbín podobá neptačím dinosaurům. Ze skromných větrníků se stala gigantická monstra. Některé nové větrně turbíny jsou vyšší než Eifellova věž a některé jsou největší pohyblivými stroji v historii. Tuhle evoluci přitom pohání jednoduchá fyzika, podle které větší čepele turbíny vytěží více energie. Jak to ale v podobných případech bývá pravidlem, větší také znamená komplikovanější ve všech ohledech, od výroby až po údržbu, čili jednoznačně dražší.
Airloom Energy naprosto mění pravidla hry. Jejich zařízení pro těžbu větrné elektřiny je mnohem nižší a hlavně mnohem blíž zemi. Jejich design pro výrobu 2,5 MW energie zahrnuje několik tyčí o výšce 25 metrů, na nichž je zavěšená oválná dráha s několika 10metrovými lopatkami, propojenými kabelem. Když vane vítr, lopatky se pohybují po dráze dokola a s nimi se pohybuje kabel. Celá konstrukce je postavena tak, aby na daném místě maximálně využívala vítr.
Lineární pohyb kabelu roztáčí generátor, přičemž lopatky zařízení těží energii větru efektivněji než čepele klasické větrné turbíny. Větrná dráha Airloomu s výkonem 2,5 MW se vejde na jeden kamion a její konstrukce rozhodně nevyžaduje extrémní jeřáby, které jsou nezbytné při instalaci masivních větrných turbín. Zařízení je možné vyrobit v relativně malých továrnách a z nespecializovaných materiálů. Celý proces větrné energetiky se v případě Airloomu stává levnějším.
Pro srovnání, běžná 2,5 MW turbína od General Electric má čepele o průměru 100 metrů a je umístěná na ocelovém tubusu o výšce 85 metrů. Airloom uvádí, že jejich větrná dráha o stejném výkonu přijde na méně než 225 tisíc dolarů, což je méně než 10 procent ceny uvedené tradiční větrné turbíny. Lze také počítat s tím, že proti těmto zjevně skromnějším zařízení bude mnohem méně protestovat veřejnost.
Jak to v podobných případech bývá, tohle všechno jsou jen ambiciózní plány. Airloom Energy postavili malé prototypy, které podle všeho fungují. Investice od Billa Gatese by měly vyústit ve stavbu testovacího zařízení o výkonu 50 kW. Zároveň se říká, že se společnost při vývoji technologie údajně potýkala se značnými technickými obtížemi. Asi to nebude úplně jednoduché ani do budoucna a nebude to hned, ale určitě se vyplatí „větrné dráhy“ dál sledovat. V poslední době se roztrhl pytel s podobným technologiemi, takže nějaká změna nejspíš přijde. Jestli to bude větrná dráha, ukáže až čas.
Video: How Large Wind Turbines Are Made | Short Documentary
Literatura
Mamutí plovoucí Windcatcher utáhne větrnou energií 80 tisíc domácností
Autor: Stanislav Mihulka (10.06.2021)
„Kinetické zdi“ dělají z těžby větrné energie prudce elegantní záležitost
Autor: Stanislav Mihulka (02.01.2022)
Plovoucí protiběžné turbíny slibují dramatický nárůst větrné energie
Autor: Stanislav Mihulka (30.08.2022)
T Omega testují unikátní plovoucí horizontální větrné turbíny
Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2022)
Větrné elektrárny v Německu ovlivní klima ČR málo
Autor: Stanislav Florian (24.01.2023)
Několik postřehů k OZE
Autor: Karel Wágner (21.05.2023)
Máme opravdu stavět velké fotovoltaické a větrné elektrárny?
Autor: Vladimír Wagner (06.06.2023)
Diskuze:
Martin Zeithaml,2023-11-12 16:03:56
Tak oni použili klasický kolejnicový systém, který se už od dob Henriho Forda používá od jatek po autoprůmysl. Natočili ho o devadesát stupňů a na vozíky dali lopatky. Říkají tomu převratný vynález a dostanou čtyři miliony dolarů.
Mechanicky je to naprostá hloupost, která jen poukazuje na degenerovanost a nevzdělanost amerických investorů.
Děsí mne, že to bude horší a horší.
Re:
Vojta Ondříček,2023-11-13 14:52:02
Souhlas.
Tenhle navrhovaný systém má spoustu bolestivých bodů.
Ta skica ukazuje ovál tak 60 x 40 metrů, což dává s 10 metrovými lopatkami návětrnou efektivní plochu příčného profilu vystavenou
1. A-eff = větru 9,5 x 60 x 40 = 22800 m³,
podélně pak
2. A-eff = větru 9,5 x 40 x 40 = 15200 m³.
Při rychlosti větru 10 m/s je pro metr čtvereční a 1 sekundu energie = 0,5 x 10³ x 1,3 = 650 J,
tedy P = 650 W. Platí pro nadmořskou výšku 0 metrů a střední tlak atmosféry.
Pro aktivní plochu oválu a lopatek
1. P = 14,8 MW
2. P = 9,88 MW
Návětrné ploše v 1. přisoudím 25 % účinnosti, teda P = 3,7MW odváděného mechanického výkonu
závětrné ploše v 1. přisoudím 18,7 % účinnosti, teda P = 2,8MW
Suma P = 6,5 MW a to v idealizovaném odváděném mechanickém výkonu.
Maximální výkon systému je dán mechanickou pevností, maximálním výkonem generátoru a maximální aerodynamické zátěži.
V textu článku stojí zvláštní věta : "Jejich design pro výrobu 2,5 MW energie" Nemusím připomínat že údaj 2,5 MW není údajem o energii, ale o momentálním výkonu. Nevím kam ten údaj 2,5 MW zařadit.
K mechanice :
Převod výkonu horizontálního pohybu lopatek na torzní pohyb hřídele generátoru by asi vyžadoval řetěz a ozubený převod a ne lano. Leda, že by v těch obloucích byla velká kola o průměru 40 metrů.
V polokruhu musí být řetěz veden též nějakým systémem v kolejnici.
To vedení lopatek v kolejnici vyžaduje solidní pojezdy (vozíčky) zvládající jak vysokou rychlost tak dynamické zatížení a také povětrnostní podmínky a znečistění. V našich končinách se sněhem a ledem.
Malá rozcvička s kalkulačkou
Pavel Horák,2023-11-11 20:52:50
-Zmiňovaná turbína od GE svými 100 metrovými lopatkami prořezává asi 7800m2 vzduchu. Při rychlosti větru 10m/s přes turbínu projde asi 78 000m3 vzduchu za sekundu, tj asi 78 tun vzduchu za sekundu.
-Rozměry Airloomu hádám jen podle obrázku, odhaduji průřez maximálně na 1000 m2. Při rychlosti větru 10m/s přes Airloom projde asi 10 000m3 vzduchu za sekundu, tj asi 10 tun vzduchu za sekundu.
Že by ten Airloom měl 8x vetší účinnost než klasický větrník?
Re: Malá rozcvička s kalkulačkou
Florian Stanislav,2023-11-11 22:57:04
Článek :" by měly vyústit ve stavbu testovacího zařízení o výkonu 50 kW"
Komentář : 50 kW je výkon Fabie a jsou před stavbou takového zařízení. Je to malý výkon a odhad, že 2,5 MW turbina bude 10x levnější jak klasická, je zatím teorie.
Dovedu si předstsvit, že model s kruhovou dráhou nesoucí sloupky a lopatky je něco jako kuličkové ložisko a tření je malé. Ale zvětšit takové zařízení 50 x ( = 2,5 MW/50 kW) může být problém.
Re: Re: Malá rozcvička s kalkulačkou
Marcel Brokát,2023-11-12 03:09:14
Kromě toho bude také nějaká obvodová rychlost oběhu lopatek a ta nebude podle mne nijak malá, při vyšší rychlosti větru to může být pěkný fičák. Celá konstrukce je poměrně nízká, lopatky celkem blízko u sebe. Při roztočení vznikne rotující "plocha" nezanedbatelných rozměrů a při zvětšení na vyšší výkony.... hmmm nevím, nevím...
Současně by mne zajímalo jak je to vše pohybově uloženo, jestli to jezdí na kolejnicích tak celá konstrukce bude generovat vibrace a tím pádem i hluk. Využití nějakého efektu "plavby" na vrstvě vzduchu připadá, pokud by to vůbec vyšlo, do úvahy až od nějaké kritické obvodové rychlosti, která taky nebude úplně nízká ...
konstrukce ?
Jiří Petráš,2023-11-11 19:33:32
Z článku konstrukce není úplně jasná ale podle obrázku tam snad je pevná kolejnice o které se nepíše a po které asi lopatky jezdí volně na nějakých kolečkách, mezi sebou jsou asi propojený lanem jako kabinky lanovky a lano zároveň roztáčí nějaké kolo generátoru, takže úchyty na laně trochu překáží, ale na větším kole to asi nevadí stejně jako u pohonného kola lanovky.
Nevím proč by lopatky byli propojené kabelem, to mě nedává smysl, takže článku nevěřím.
Jestli to je tady trošku odbornější server tak bych rád viděl vysvětlení proč menší zařízení v malé výšce dokáže dát stejný výkon jako elektrárna využívající výrazně silnější vítr ve vyšší výšce a trochu upřesnit jak by to vycházelo s mnoha elektrárnami na velké ploše jako třeba výroba na km2 velkých vysokých současných turbín a tohoto nového vynálezu, protože s rostoucí spotřebou bude čím dál důležitější celková výroba využitelných oblastí trochu opuštěné přírody. Přeci jen spotřeba proudu od vzniku elektrické sítě trvale roste do nekonečna, kde ale za pár desítek let bude hodně oteplovat planetu samotné odpadní teplo spotřebičů i z jaderných elektráren bez CO2.
Re: konstrukce ?
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-11 21:37:31
Jestli věříte na nekonečný růst spotřeby energie a bojíte se vlivu odpadního tepla z jaderné energetiky, měl byste se spíše bát vysloužilých lopatek větrných turbín, (hlavní složkou jsou syntetické pryskyřice vyrobené z ropy). Životnost je asi 20 let a recyklovat nejdou - tedy je lze buď zakopat nebo spálit v cementárnách za vzniku CO2.
https://www.youtube.com/watch?v=knX7NkJILhs
Re: Re: konstrukce ?
Jiří Petráš,2023-11-13 01:17:44
Tak zatím to platí že spotřeba od vzniku el. sítě stoupá. Jestli někdo odhaduje že to přestane stoupat, tak o tom nevím. Jen jsem si vzpomněl na článek o budoucím problému s množstvím odpadního tepla a to asi bude nějaký limit proč nepůjde pokračovat do nekonečna. Neřešil jsem jaký zdroje pak budou ok a nejsem dnes proti jaderným el. jsem rád když se v Česku nějaká nová postaví. Jen mě to připomnělo ten článek o budoucím problému, zatím je v množství spotřeby problém jen CO2. Pak to bude jiný.
O problémech s recyklací lopatek vím. Třeba z kusu lopatky autobusová zastávka, ale to není dost dobrý využití. Lopatky asi budou muset změnit složení na něco co jde rozdělit na jednotlivý materiály a recyklovat, takže budou dražší a jiný zdroje asi taky.
Re: Re: Re: konstrukce ?
Oldřich Vašíček st.,2023-11-13 08:13:12
Roste sice spotřeba el. energie, ale mělo by docházet k poklesu spotřeby jiných druhů energie z jiných zdrojů. Přitom účinnost el. strojů je vyšší než těch, které nahrazují. Např. spalovacího motoru (jen ty baterky, které se současně s tím vozí to trochu kazí :) ).
Nad tepelným "znečištěním" jsem taky přemýšlel, ale vychází mi výměna za účinnější stroje s menším odpadním teplem, jako dostatečná úspora vzhledem ke spotřebě. Větší problém vidím v koncentraci tohoto emitovaného tepla v relativně malých plochách velkým měst. Odhaduji, že taková Praha na svém území emituje cca 300MW tepelné energie. A to je taková větší vesnice oproti opravdovým velkoměstům. Jak tyto tepelné ostrovy mění lokální klima, případně i větší oblast kolem nich, jsem zatím nikde nečetl.
Máte asi pravdu, že spotřeba bude asi stoupat, ale myslím, že tato funkce je limitní. Je omezené množství populace, které je možné na Zemi udržet (a je to celkem velké číslo :)). Zdaleka ještě nemá současná populace přístup ke zdrojům energií stejný přístup. Jak by vypadal svět, kdyby všichni byly na úrovni např. Německa? Kolik vyrobené energie by bylo potřeba? Kolik by to generovalo ztrátového tepla? Jak by bylo rozloženo po planetě? To jsou zajímavé otázky bez odpovědí.
Re: Re: Re: Re: konstrukce ?
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-13 19:54:31
Globální tepelné znečištění se tu probíralo v jedné diskusi asi 2 roky nazpátek. Spočítat to lze celkem lehce ze solární konstanty a celosvětové spotřeby energie, ale jsem teď líný hledat vstupní data a počítat to. Poměr energie, kterou lidé spotřebují k té, která dopadne na Zemi ze Slunce, vycházel v řádu tisícin. Takže by ten vliv nejspíš šel zaznamenat, ale nebyl by podstatný. Podstatnější vliv má, když člověk svojí činností změní albedo na velkých plochách.
Městský tepelný ostrov je známá problematika, o které se píše dost. A opět primární roli hraje albedo, ale jak píšete, i vliv lidmi produkovaného tepla je nezanedbatelný.
Jinak růst populace už se ve většině kulturních zemí zastavil a nebo jen dobíhá setrvačností, protože silné ročníky dospívají do plodných let a nejstarší ročníky, které už vymírají, nebyly ještě tak početné. Většina světových zemí má porodnost 2 děti na ženu či méně. A to včetně Číny a Indie. Více než 2 děti na ženu má velká část Afriky a pár dalších států. Kdyby celý svět měl životní úroveň jako v Německu, je velmi pravděpodobné, že by měl také porodnost jako v Německu, takže by celosvětová spotřeba elektřiny byla vysoká, ale s úbytkem obyvatel by klesala.
Re: konstrukce ?
Marcel Brokát,2023-11-12 03:32:25
... no jestli si to dobře pamatuji, tak výstupní výkon generátoru je přímo úměrný otáčkám rotoru. Takže teoreticky, pokud by se v menší výšce dosáhlo dostatečných otáček mohlo by to vyjít... ovšem výstupní výkon je také třeba po odvést z hmoty generátoru, což znamená materiál dostatečně dimenzovaný, tím pádem hmotný ... Jestli to vyjde, netuším, spíš odhadem, že nevyjde ...
Jak na to tak koukám
Martin Novák2,2023-11-11 16:52:29
Tak mi z toho trnou zuby. Úplně to slyším jak to bude za rok-dva na dešti vrzat.
Nevypadá to moc stabilně, určitě ne takhle s jednou kolejnicí. A turbíny se dělají vysoké protože nahoře víc fouká.
Ještě odstranit jednu malou nevýhodu - musí foukat aby to fungovalo...
Re: Jak na to tak koukám
Jiří Petráš,2023-11-11 19:42:30
Máte pravdu, že ta nevýhoda je malá, protože akumulace je už asi vyřešená v podobě pískové baterie o které tady asi je článek. baterie je jen akumulace tepla v suchém pisku 500°C, která samotná řeší vytápění a nějaký ohřev v průmyslu, třeba vaření piva, ale díky vysoké teplotě se dá výhodně i vyrábět pára pro parní turbínu, vyrábět proud a vytvořit tak teplárnu, to je kombinace elektrárny a výtopny.
Re: Re: Jak na to tak koukám
D@1imi1 Hrušk@,2023-11-11 21:54:37
- Výtopny jsou historické budovy, kde se připravovaly parní lokomotivy k provozu. Pro dodávky tepla na sídliště slouží teplárny. A to, co nazýváte teplárnou Vy, se nazývá kogenerace.
- Parní turbína má účinnost kolem 35%, takže skladovat elektřinu pomocí termální baterie je mrhání. Přečerpávací elektrárna má účinnost téměř 80% a lithiové akumulátory přes 90%.
- Mít žhavý písek je fajn, ale abyste vyrobil elektřinu, musíte to teplo dostat na výparník. Takže reálně by všude v tom písku musely vést vysokotlaké ocelové trubky, což by zásadně zvýšilo cenu a snížilo životnost takového úložiště.
Re: Re: Re: Jak na to tak koukám
David Pešek,2023-11-12 10:17:07
teplo v písku je teplo v písku, a mělo by být využíváno jako teplo z písku. Kdyby ale přecejen někdo chtěl elektřinu z tepla z písku tak se teoreticky nechá použít turbína s uzavřeným okruhem s médiem s nižším varem, taky tu oslu byl určitě článek, účinnost nebude velká, ale určitě bude i násobně větší než třeba účinnost světospásného vodíku vyráběného elektrolýzou vody z energie přebytků obnovitelných občasných zdrojů a jeho pálení pro výrobu elektřiny klasickou parní turbínou, zde dosahuje účinnost celých 12%.
Re: Re: Jak na to tak koukám
Petr Nováček,2023-11-12 15:02:59
Pískové baterie mají problém v ceně. Na typický zateplený rodinný dům by byla potřeba krychle písku o hraně 4,5 metru a 1,5 milionu Kč. Za menší peníze lze vybudovat obří fotovoltaiku, která pokryje i topení v zimě a bude mít obrovské přebytky v létě, ze kterých lze dělat vodík nebo zemní plyn. A když je náhodou inverze a 3 dny by nesvítilo slunce, pak lze dokoupit ze sítě třeba z větrných elektráren z Německa nebo z plynovek (popřípadě elekráren na vodík).
Re: Re: Re: Jak na to tak koukám
Martin Novák2,2023-11-13 20:37:06
Vtip je v tom, že když je pořádná inverze tak může trvat i tři týdny a pak v celé Evropě nesvítí ani nefouká. Větrné prázdniny místo uhelných, všechno se zastaví jako za Covidu?
Kolik elektřiny na topení vám ty panely dodají v noci?
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
