DON QUIJOTE ÉBREDÉSE

A Vortex Bladeless névre keresztelt „tech-startup” radikális vállalkozás. A spanyol mérnökcsapat minden eddig ismert szélkerék, szélmalom, szélturbina vázlatát lesöpörte a tervezőasztalról, 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.

 

A Tacoma Narrows híd összeomlása 1940-ben az akkor még kevéssé ismert rezonancia jelenség következtében.

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). 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 saját rezgési frekvenciájához, akkor lép föl a rezonancia jelensége. A Tacoma-híd esetében a széllökések (illetve a völgyben gerjesztett speciális légörvények) frekvenciája a híd saját rezgési 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 nyújtva. 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 diskurzuson. Ráadásul 51%-kal kevesebbe kerül ez a modell, mint a hagyományos szélturbinák, ugyanis ez utóbbi technológiában a legköltségesebbek maguk a széllapátok, 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 2015. végére elkészülnek az első élesben működtethető Vortex tornyok, amelyek prototípusai ma már tesztelés alatt állnak. Habár a vállalat hosszú távú célja nagy teljesítményű 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 energiaellátására 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 az IDEO vezető „tech-innovációs” szakértőivel dolgoznak együtt. A befektetők nagy érdeklődését látva június 1-jével közösségi finanszírozási kampányt is indítanak.

A széllapátok nélküli szélerőmű ötlete olyan korszakos újítás lehet, mint Hérón 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 derül ki.
Mindenesetre Don Quijote szélmalom-harca talán nem oly reménytelen.

*

A cikk eredeti megjelenésének dátuma: 2015.05.29.

 

Author: Lehoczky Annamária

Környezetvédelmi szakújságíró, éghajlatkutató. Ítélkezéstől mentes megfigyelő, „Klímanagykövet”. Brazíliában részt vett az Al Gore által alapított „The Climate Reality Project” tréningen, ahol megkapta a hivatalos „Climate Reality Leader” címet. Földtudományi kutatóként diplomázott az ELTE-n, majd éghajlatkutatóként végzett. Először az éghajlatváltozás növényökológiai hatásait, majd mesterdiploma-munkájában a zsugorodó gleccserek éghajlati összefüggéseit tanulmányozta. Jelenleg a spanyolországi Universitat Rovira i Virgili Klímakutató Intézetében folytat kutatói tevékenységet az Erasmus Mundus Nemzetközi Doktori Program keretében. A tudományos ismeretek társadalmi-gazdasági hasznosulását kutatja, szakmai gyakorlatát a holland Centre for Sustainability-ben végezte. A környezeti szakújságíró a "Másfél fok" állandó szerzője. Doktori (PhD) fokozatát az éghajlatváltozás kutatásában szerezte. A klímainnováció és környzettudatos kreatív megoldások elkötelezett híve. A PR társadalomelméleti magazin „Klímabizalom” rovatának vezetője.