A Vortex Bladeless névre keresztelt „tech-startup” radikális vállalkozás. A spanyol mérnökcsapat minden eddig ismert szélkerék, szélmalom, szélturbina vázlatát lesöpörte a tervező asztalról, hogy egy merőben új technológiát dolgozzon ki a szél energiájának hasznosítására. A széllapátok nélküli szélerőmű ötlete elsőre bizarrnak tűnhet, főleg ha hozzátesszük, hogy egy híd összeomlása inspirálta…
A radikális innováció előzménytörténete a Washington állambeli tiszavirág életű Tacoma-hídhoz kötődik. A Puget Sound öböl Tacoma Narrows szorosa felett átívelő függőhidat 1940 júliusában adták át a forgalomnak, ám sorsa már alig négy hónapra rá, novemberben megpecsételődött. A hírhedt eset rezonancia katasztrófaként is ismert, s azóta is a róla készült felvételekkel intik építőmérnök hallgatók generációit: hidat nem csak statikus, hanem dinamikus terhelésre is méretezünk.

Tacoma Narrows híd összeomlása 1940-ben az akkor még kevéssé ismert rezonancia jelenségnek köszönhetően (www.cityoftacoma.org)

A Tacoma Narrows híd összeomlása 1940-ben az akkor még kevéssé ismert rezonancia jelenség következtében (www.cityoftacoma.org)

A szerkezetet már építőmunkásai is Galloping Gertie-nek csúfolták a hídpálya látványos belengései miatt. Abban az időben viszont még kevéssé voltak ismertek bizonyos légkördinamikai erők és örvényes jelenségek a légköri határrétegben (vagyis a felszínhez közeli 100-3000 méter vastag nagyrészt turbulens, azaz örvényes áramlásokkal jellemzett légrétegben). Mígnem 1940 egy kora novemberi napján erős szél támadt, aminek hatására a híd hullámozni, „galoppozni” kezdett, majd a hídpálya 45 fokos szögig csavarodott. A hajlítgatás következtében végül az egész tartószerkezet tönkrement, s a folyamba zuhant. Kutatások szerint a katasztrófát a rezonancia jelensége okozhatta. A fizika törvényei szerint a merev testeknek ún. saját rezgései vannak. Ha a külső rezgések olyan frekvenciájúak, ami közel esik a testek sajátrezgési frekvenciájához, akkor lép föl a rezonancia jelensége. A Tacoma-híd esetében a széllökések (illetve a völgyben gerjesztett speciális légörvények) frekvenciája a híd sajátrezgési frekvenciájához igen közeli lehetett, és néhány óra külső gerjesztés ideje alatt olyan mértékű lengésbe hozta a szerkezetet a szél, hogy az leszakadt.
De visszatérve a Vortex Bladeless-hez. Az alapítók: David Suriol, David Yáñez és Raul Martín meglátták a lehetőséget abban, amit az építőmérnökök évtizedek óta inkább kiküszöbölni igyekeznek. „Miért ne használhatnánk azt a járulékosan keletkező energiát, amit próbálunk kivédeni?” – emlékszik vissza Suriol a heurisztikus gondolatra, aminek eredményeképp 2010-ben neki is láttak a tervezésnek. Az új szerkezet tehát a rezonancia jelenségét „megzabolázva” használja a szél mechanikai energiáját elektromos áram termelésre.  A szélben forgó lapátok helyett pusztán egy torony méretű, belül üreges oszlopot álmodtak meg, ami a megpengetett gitárhúrhoz hasonlóan rezeg a szélben.

A Vortex Bladeless prototípusa (http://vortexbladeless.com)

A Vortex Bladeless prototípusa (http://vortexbladeless.com)

A Vortex torony alakját úgy fejlesztették ki, hogy az azt körbeölelő szélörvények egymással szinkronban kavarogjanak az egész torony mentén, így a szél örvényes energiájából kinyerhető maximális teljesítményt nyútva. A prototípus anyaga könnyű szén- és üvegszál kompozit, hogy minél nagyobb mértékű legyen a rezgés. A talapzaton két egymást taszító mágneskarikát helyeztek el, amelyek rásegítenek a rezonáló torony kilengéseire, ezzel is növelve a rezonanciát, a szél sebességétől függetlenül. Az így keletkező mechanikai energiát egy – a frekvenciát sokszorozó – váltóáramú generátor segítségével alakítja az eszköz elektromossággá.

A Vortex Bladeless tornya könnyű szén- és üvegszál kompozitból készül (vortexbladeless.com)

A Vortex Bladeless tornya könnyű szén- és üvegszál kompozitból készül (vortexbladeless.com)

A találmány nagy előnye, hogy nincsenek fogaskerekek, csavarok és mechanikusan mozgó alkatrészek, ami lényegesen olcsóbbá teszi gyártását és fenntartását. Továbbá működése közben teljesen hangtalan és a madarak számára is biztonságos, ezzel egyből felülemelkedve a hagyományos szélerőművek körüli – azokat hangosnak és a madarakra veszélyesnek tartó és ezt cáfoló – társadalmi diszkurzuson. Ráadásul 51%-kal kevesebbe kerül ez a modell, mint a hagyományos szélturbinák, ugyanis utóbbi technológiában a legköltségesebbek maguk a széllapátokok és a karbantartási munkák.

A szélörvények energiáját hasznosító Vortex torony off-shore területeken is telepíthető lesz (vortexbladeless.com)

A szélörvények energiáját hasznosító Vortex torony off-shore területeken is telepíthető lesz (vortexbladeless.com)

A tervek szerint ezen év végére elkészülnek az első élesben működtethető Vortex tornyok, amelyek prototípusai ma már tesztelés alatt állnak. Habár a vállalat hosszútávú célja nagyteljesítményű erőművek gyártása, első lépésként egy 4 kW-os 13 m magas és egy 100 W-os 3 m magas eszközt próbálnak ki. Utóbbit elsősorban a fejlődő országokban, az elektromos távhálózatoktól távollévő települések energiellátására képzelik el a tervezők, napenergiával kombinálva. Az 1 MW-os erőmű 3 év múlva kerülhet a piacra. A vállalat februárban Bostonba helyezte székhelyét, ahol a Harvard, a SunEdison és IDEO vezető „tech-innovációs” szakértőivel dolgoznak együtt. A befektetők nagy érdelődését látva június 1-jével közösségi finanszírozás kampányt is indítanak.
A széllápotok nélküli szélerőmű ötlete olyan korszakos újítás lehet, mint Herón szélkereke az ókorban vagy az első szélmalmok a középkori Ázsiában. Vagy amikor először bontottak vitorlát a hajdani felfedezők, ősi innovátorok. De hogy valóban képes lesz-e a Vortex Bladeless „együtt rezonálni” a befektető szándékkal és a civil (támogató) akarattal? Az az elkövetkező néhány évben kiderül.
Mindenesetre Don Quijote szélmalom-küzdelme talán nem oly reménytelen.