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


Hlavné správy zo Sme.sk

PLUS

Z Nemecka urobila Merkelová hýbateľa Európy

Angela Merkelová bola v posledných rokoch tvárou Európskej únie. Bez domáce podpory to bude mať oveľa ťažšie.

ŠPORT

Nórsky divák nevedel, že Sagana na Tour de France vylúčili

Ľudia v Nórsku si majstrovstvá sveta v cyklistike užívajú.

DOMOV

Zo Smeru odišiel celý regionálny klub, nechce povedať prečo

Sarosta obce Rišňovce sa sťažuje na ignoráciu zo strany vedenia Smeru.

Neprehliadnite tiež

Astronautka z NASA: Vieme, že sa niečo pokazí

Astronautka Dorothy Metcalf-Lindenburgerová hovorí, ako vyzerá tréning v NASA a ako sa astronauti pripravujú na zlyhania.

Rozšírená realita je zábavná aj užitočná. Skúste tieto aplikácie pre iPhone a iPad

Nová aktualizácia iOS 11 pre mobilné zariadenia od Apple priniesla aj ARKit. V ponuke sú prvé aplikácie a je s nimi zábava.

TECH_FM

Kontroverzný objav naznačuje, že praľudia sa mohli vyvinúť v Európe

Stopy dávneho tvora mätú vedcov. Odborníci sa sporia, komu patrili.

Strašia vás baktérie na mobile? Vymysleli "umývačku"

Nová nabíjačka dezinfikuje mobily, používa na to ultrafialové žiarenie.

Inzercia - Tlačové správy


  1. Kedy sa refinancovanie oplatí?
  2. Rastie nám pokrivená generácia?
  3. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  4. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  5. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  6. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  7. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  8. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky
  9. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať
  10. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci
  1. Detské zúbky sú veda
  2. Štartujú jesenné módne dni v Poluse
  3. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku
  4. Rastie nám pokrivená generácia?
  5. Intímna hygiena – celoročná záležitosť
  6. Pivovar Šariš podporí cestovný ruch v Prešovskom kraji
  7. AAA AUTO za päť rokov predalo 320 tisíc vozidiel
  8. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba
  9. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj?
  10. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky
  1. 3 mýty, ktorým ste možno uverili. Ale ako je to naozaj? 21 574
  2. Zanzibar je plný lákadiel na dokonalú exotickú dovolenku 9 685
  3. Rastie nám pokrivená generácia? 9 256
  4. Plug-in, hybrid alebo elektromobil? Poradíme, ako správne vybrať 4 038
  5. Novinka v realitnom biznise! Zatiaľ dostupné len v Grand Koliba 2 006
  6. Intímna hygiena – celoročná záležitosť 1 868
  7. Kedy sa refinancovanie oplatí? 1 724
  8. Bývajte v budove, po ktorej sa prechádzal Schöne Náci 1 571
  9. Poistenci VšZP už nebudú platiť 17 centov v lekárňach za recepty 1 251
  10. FemFest 2017 ponúkne beh na opätkoch i koncert známej speváčky 1 236