SME
Štvrtok, 22. október, 2020 | Meniny má SergejKrížovkyKrížovky

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 preváModelový 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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.)

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

„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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

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.

Skryť Vypnúť reklamu

Najčítanejšie na SME Tech

Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy zo Sme.sk

Zadržanie Dušana Kováčika.

Koronavírus: Na Slovensku potvrdili 17 úmrtí, Česko pokračuje v rekordoch (minúta po minúte)

Celkový počet nakazených na Slovensku dosiahol číslo 33 602. Pandémia Covid-19 si doteraz vyžiadala 115 obetí.

Odberové miesto na testovanie pacientov na ochorenie COVID-19 pred Infekčným pavilónom na Kramároch.
Pacientov s covidom budú musieť zrejme zakrátko voziť do iných nemocníc, lebo bojnická bola v utorok už plná.
Podcast Dobré Ráno.
Cynická obluda

Zázrak v parlemente

Záborská, pevne sa spoliehajúca na hlasy fašistov, už videla svoje obmedzenie interrupcií ako hotovú vec.

Neprehliadnite tiež

Vedátorský podcast

Vďaka akému princípu lietajú lietadlá?

Ako vyzerá fyzika lietania.

Na Mesiaci má byť 4G sieť. Vybuduje ju Nokia

Zariadenie vynesú koncom roka 2022.

Vizualizácia práce astronautov na Mesiaci. NASA a telekomunikačný výrobca Nokia sa spojili, aby na našej družici poskytli prvú bezdrôtovú sieť 4G.
Koľko známych vesmírnych objektov na fotke nájdete? Fotka Tomáša Slovinského sa už tretíkrát za posledný rok stala Astronomickou snímkou dňa NASA.

Inzercia - Tlačové správy

  1. Covid a post-Covid: Ako sa chrániť pred kybernetickými útokmi?
  2. Downtown Bratislavy sa rozrastie o nový rezidenčný projekt
  3. 5 vecí, ktoré definujú prémiové bývanie
  4. Na Slovensku pribúdajú nové bankomaty. Viete čo v nich vybavíte?
  5. Päť chýb pri zateplení strechy
  6. Vitajte v postapokalyptickom svete
  7. Programátori prezradili, čo ich v práci najviac motivuje
  8. LEN DNES: Zľava viac ako 50% na ročné predplatné týždenníkov MY
  9. NAŽIVO: Čo čaká ekonomiku? Sledujte #akonato konferenciu
  10. NAŽIVO: Ako na koronu reagujú úspešné firmy? Sledujte #akonato
  1. Nové laboratórium ekonomického experimentálneho výskumu na EUBA
  2. Programátori prezradili, čo ich v práci najviac motivuje
  3. 5 vecí, ktoré definujú prémiové bývanie
  4. LEN DNES: Zľava viac ako 50% na ročné predplatné týždenníkov MY
  5. Úprava osobného motorového vozidla
  6. Important information for Brazilians living in Slovakia
  7. Prečo sú dnes ryby také dôležité?
  8. Vitajte v postapokalyptickom svete
  9. NAŽIVO: Ako na koronu reagujú úspešné firmy? Sledujte #akonato
  10. NAŽIVO: Čo čaká ekonomiku? Sledujte #akonato konferenciu
  1. Rysy navštívi päťtisíc ľudí denne. Ako vyzerá denný chod chaty 24 116
  2. Kam sa vybrať za jesennými výhľadmi? 17 038
  3. Vyučujú školy informatiku dobre? Tieto patria medzi ukážkové 14 832
  4. Jedlo v Bratislave: Tieto reštaurácie určite vyskúšajte 12 527
  5. Pravá strana Dunaja môže vďaka Inchebe získať novú tvár 11 847
  6. Toto sú povolania budúcnosti. Niektoré prekvapili 9 756
  7. Ako vidia budúcnosť deti zo základných škôl? Budete prekvapení 9 472
  8. Korenie sexuálneho života po päťdesiatke. Tieto tipy vyskúšajte 9 370
  9. Hodnotenie profesionála: Ako obstáli obľúbené hotely v Tatrách? 9 159
  10. Čo bude s gastráčmi a miliardy z EÚ ako prekliatie? 9 144