Čistá energia z pomalej vody

Americkí inžinieri prišli na to, ako urobiť z pomalého prúdenia vody v riekach, moriach a oceánoch bohatý zdroj elektrickej energie, ktorej výroba vážnejšie nezaťaží životné prostredie. Základom sú prirodzeným vírením vyvolané vibrácie, aké pri pohybe vyu

Modelový prototyp zariadenia VIVACE v akcii. Sprostredkúva využitie potenciálne bohatého zdroja elektrickej energie, získavanej premenou mechanickej energie oscilácií vyvolaných vodnými vírmi aj pri malej rýchlosti prietoku, aká neumožňuje efektívnu prevá(Zdroj: Scott Galvin)

žívajú ryby. Nimi inšpirované zariadenie už fungujú ako laboratórny prototyp. Do pol druha roka sa má rozbehnúť veľkomeradlový pilotný projekt na rieke.

Energia vody, predovšetkým z jej spádu či prietoku, s malým podielom morských prílivov, dnes poskytuje asi pätinu celosvetovo vyrábanej elektrickej energie.

Na príspevku k elektroenergetickej bilancii ľudstva z trvalo udržateľných zdrojov sa však podieľa vyše tromi pätinami. Popravde sa občas nepovažuje za plnoprávny taký zdroj, lebo veľké vodné elektrárne vyžadujú budovanie mohutných priehrad s jazerami, čo nevyhnutne má nezanedbateľné záporné vplyvy na životné prostredie. Keďže však pri energetických zdrojoch vždy treba zvažovať všetky faktory, v prípade hydroenergetických možno povedať, že ich výhody v porovnaní s fosílnymi zreteľne prevažujú.

Problém pomalého prúdu

Efektívny chod prakticky všetkých vodných turbín však vyžaduje pomerne vysokú prietokovú rýchlosť, nad približne deväť kilometrov za hodinu. Väčšina vodných tokov nedosahuje ani päť kilometrov za hodinu.

To, samozrejme, znamená problém a prekážku rozvoja hydroenergetiky - celosvetovo i na Slovensku. Naša krajina je síce hornatá, ale tokov s dostatočným spádom má oveľa menej ako Rakúsko, Švajčiarsko či Nórsko, európske hydroenergetické veľmoci. Jej hydroenergetický potenciál je už teraz využitý zhruba z dvoch tretín.

S vyššími cenami fosílnych palív a rastúcim uvedomovaním si, ako zaťažujú životné prostredie, ale aj na Slovensku rastie tlak na budovanie nových hydroenergetických kapacít v úsekoch tokov s väčším spádom.

Lenže tie takmer všetky ležia v ekologicko-krajinársky a spoločensko i turisticky mimoriadne cenných lokalitách. Hlbšia úvaha tu káže radšej už neobetovať ďalšie úseky krajiny, najmä nie také charizmatické ako napríklad Strečno, kde podobné plány existujú. Nie všade sa totiž vodné dielo dá vhodne zapustiť do prírodnej scenérie ako na Čiernom Váhu.

energia_pomalej_vody4.jpg

Vhodné zasadenie vodného diela do krajiny ilustruje horná nádrž prečerpávacej vodnej elektrárne Čierny Váh, tu zachytená z nízkotatranského vrcholu Veľký Bok na pozadí ústia Kôprovej doliny a majestátneho Kriváňa vo Vysokých Tatrách.

FOTO - MATÚŠ MORONG

Slovensko nanajvýš znesie, ako prídavok k veľkých nádržiam typu Oravskej priehrady a Liptovskej Mary, ešte zopár menších. Istý potenciál by predstavovali podzemné, krajinu minimálne narušujúce malé elektrárne alpského typu vyššie v horských dolinách, no nik nezaručí, ako sa tam budú vyvíjať prietoky s postupom globálneho otepľovania. Hydroenergetické sústavy sú citlivé na výkyvy zrážkového režimu. (To je mimochodom už teraz obrovský problém spomenutých hydroenergetických veľmocí.)

Od škôd k úžitku

Na tomto mieste vstupuje do hry zariadenie VIVACE, čo je skratka pre Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy čiže Vibrácie vyvolané vírmi ako zdroj čistej vodnej energie. Vyvinul ho tím Michaela Bernitsasa, profesora námornej architektúry a morského inžinierstva na Michiganskej univerzite v Ann Arbor (USA).

Nevyžaduje vlny, prílivy, rýchly prietok, ani turbíny či priehrady. Vystačí si aj s prúdením pod 3,5 km/hod, čím umožňuje využiť dosiaľ nečerpaný hydroenergetický potenciál väčšiny svetových riek a morí. Vibrácie vyvolané vírmi sú zvlnenia, ktoré v prúde vody či vzduchu spôsobuje prítomnosť zaobleného alebo valcovitého predmetu.

Na oboch koncoch predmetu vznikajú víry a tie predmet tlačia a ťahajú hore a dole, respektíve doľava a doprava kolmo na smer prúdu. Predstavujú technické riziko. Vzdušné boli príčinou trebárs zrútenia železného mosta nad Tacomskou úžinou v štáte Washington (USA) v roku 1940, alebo troch železobetónových chladiacich veží elektrárne vo Ferrybridge (Veľká Británia) v roku 1965. Pod vodou zasa poškodzujú zariadenia príastavov a dokov, ropné plošiny a pobrežné budovy. Ukázalo sa však, že majú aj kladnú stránku.

„Počas uplynulého štvrťstoročia sa inžinieri - vrátane mňa samého - pokúšali vibrácie vyvolané vírmi potlačiť," povedal Bernitsas. „Teraz však v Michigane robíme presne opačnú vec. Vibrácie zosilňujeme a čerpáme úžitok z tejto mocnej a ničivej prírodnej sily," pokračoval.

energia_pomalej_vody1.jpg

Michael Bernitsas pred prototypom zariadenia VIVACE.

Foto: Scott Galvin

Poučenie od rýb

VIVACE podľa Bernitasa využíva niektoré zretele mechaniky plávania rýb. Najmä skupinového. Ryby pri ňom ohýbajú telá tak, aby sa „kĺzali" medzi vírmi, spôsobenými telami rýb pred nimi. Keby boli odkázané iba na silu vlastných svalov, nikdy by nemohli plávať tak rýchlo, ako sa to pozoruje. V podstate si vzájomne vypomáhajú tým, že plávajú v brázde za inou.

VIVACE aktuálne vôbec nepripomína rybu. Je to hladký valec pripojený k pružinám, horizontálne umiestnený naprieč vodným prúdom. Nádrž je veľká asi ako traktorová vlečka a voda v nej prúdi rýchlosťou iba čosi vyše 2,5 km/h.

Bernitsas s kolegami však chcú ďalšie generácie funkčných modelov vybaviť jednak akýmsi ekvivalentom rybieho chvosta, jednak im zdrsniť povrch, aby pripomínal rybie šupiny. V prúde striedavo nad a pod valcom vznikajú víry. Poťahujú valec nahor a nadol, a týmito pohybmi produkujú mechanickú energiu. Zariadenie ju následne premieňa na elektrickú.

Bernitsasov tím odhaduje, že už niekoľko valcov, trebárs v stĺpci nad sebou, pokryje energetické potreby majáku či zakotvenej lode. Sústava zariadení VIVACE v dvoch vrstvách nad plochou, akú vymedzuje štandardný atletický okruh na štadióne, by mala vyrobiť dosť elektriny pre zhruba stotisíc domácností. Mohla by byť umiestnená na dne rieky, mora či oceánu, alebo sa vznášať nad ním.

energia_pomalej_vody2.jpg

Umelecká predstava sústavy zariadení VIVACE na oceánskom dne.

Ilustrácia: Omar Jamil

Ekologická i ekonomická výhodnosť

Vznikajúce oscilácie sú takej povahy, že by nemali mať záporné vplyvy na život v riekach či moriach, aké sa pozorujú pri turbínach či priehradách. (Popri technických skúškach VIVACE samozrejme budú pokračovať ekologické analýzy možných dôsledkov prevádzky vo veľkom.) Čo sa týka cenových relácií, jedna kilowatthodina elektriny z VIVACE by stála okolo 5,5 amerického centa. Kilowatthodina veternej elektriny dnes stojí 6,9 centa, jadrovej 4,6 centa a slnečnej 16 až 48 centov. „Svetové energetické potreby nevyriešime naraz jedným spôsobom, no ak by sme takto vyťažili čo len desatinu percenta energie oceánu, pokryli by sme tým energetické potreby pätnástich miliárd ľudí," povedal Bernitsas. Jeho tím už dokončil štúdiu realizovateľnosti, ktorá preukázala, že zariadenie VIVACE využije aj energiu prúdu rieky Detroit. Približne do pol druha roka na nej plánujú spustiť pilotný projekt sústavy takých zariadení. Výskum VIVACE podporuje viacero federálnych, štátnych, akademických a komerčných subjektov v USA a cestu ku komerčnému využitiu zabezpečuje Bernitsasova firma Vortex Hydro Energy.

Bernitsas s kolegami opísal doterajšie poznatky v aktuálnom čísle štvrťročníka Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering. VIVACE je aparatúra, ktorej funkčný princíp spočíva vo využívaní pohybu pomalého vodného prúdu. V hudbe vivace (po taliansky) značí naopak „rýchlo a živo". Napriek "pomalej" podstate by nasadenie VIVACE vo veľkom mohlo práve v tomto duchu pôsobiť na rozvoj environmentálne priateľskej ekonomiky.

Hlavný zdroj: Komuniké University of Michigan z 21. novembra 2008.

Najčítanejšie na SME Tech


Inzercia - Tlačové správy


  1. Mäsovýroba Gašparík získala ocenenie Danubius Gastro 2017
  2. Hotovosť, internet či karta? Najbezpečnejšie je platenie mobilom
  3. Už ste niekedy jedli v garáži? Tá v Trenčíne stojí za to
  4. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš
  5. Objavte netušené možnosti nových firemných kreditných kariet
  6. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári
  7. Boj s podvodníkmi stáčajúcimi odometre stojí bazáre státisíce
  8. Bezpečné a prestížne bývanie v Bratislave s novým symbolom mesta
  9. Prečo majú Slováci stále radšej hypotéku ako prenájom?
  10. Jarné prázdniny pri mori?
  1. Poslanci nevzdávajú boj proti herniam, chcú prísnu reguláciu
  2. Hotovosť, internet či karta? Najbezpečnejšie je platenie mobilom
  3. Mäsovýroba Gašparík získala ocenenie Danubius Gastro 2017
  4. Už ste niekedy jedli v garáži? Tá v Trenčíne stojí za to
  5. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš
  6. Dokázali by ste nakúpiť so zavretými očami?
  7. Objavte netušené možnosti nových firemných kreditných kariet
  8. Stanovisko Klubu pre Bratislavu k zákazu hazardu v Bratislave
  9. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári
  10. Mesto Medzev v Charte európskych vidieckych obcí
  1. Prečo majú Slováci stále radšej hypotéku ako prenájom? 12 440
  2. Boj s podvodníkmi stáčajúcimi odometre stojí bazáre státisíce 11 229
  3. Ceny bytov vo veľkých mestách prekonali historický rekord 6 326
  4. Bezpečné a prestížne bývanie v Bratislave s novým symbolom mesta 5 822
  5. Najväčšie first moment zľavy končia vo februári 5 798
  6. Klasickým gastrolístkom konkuruje už aj nová stravovacia karta 5 577
  7. Už ste niekedy jedli v garáži? Tá v Trenčíne stojí za to 4 631
  8. Staré Dobré Mexiko: Už vieme prečo východniari chvália Šariš 4 553
  9. Jeden z najkrajších interiérov má Meridiana v Prievidzi 3 333
  10. Jarné prázdniny pri mori? 3 139

Už ste čítali?

Domov NajnovšieNajčítanejšieDesktop