Электроэнергия из вихря: ветрогенератор без лопастей

Компания Vortex Bladelеss разработала безлопастной ветрогенератор. Он работает за счет так называемой вихревой дорожки Кармана – феномена, наблюдаемого при обтекании газами или жидкостями цилиндрических поверхностей, в ходе которого образуются цепочки вихрей. Отсюда и название – вихревой ветрогенератор (от английского Vortex – вихрь).

Основным элементом конструкции является цилиндр, расположенный перпендикулярно к поверхности земли и сужающийся сверху вниз. Нижняя часть цилиндра закреплена на основании упругого стержня, а верхняя часть свободно колеблется под воздействием силы ветра, что приводит в действие генератор, который вырабатывает электроэнергию. Особенности конструкции минимизируют потерю энергии при колебаниях и обеспечивают низкий износ электрогенератора. Установка практически не использует подвижные элементы, в том числе шестерни, зубчатые колеса или лопасти. Благодаря этому удельные капзатраты на строительство вихревых генераторов вдвое ниже, чем у лопастных. Вдобавок, для их обслуживания не требуются смазочные материалы, что должно снизить операционные расходы на на 80%.

Недостатком разработки является сравнительно низкий КПД: из-за меньшей эффективности «улавливания» ветра вихревой генератор вырабатывает в среднем на 30% меньше электроэнергии, чем лопастной (при одинаковой мощности). Однако этот недостаток можно компенсировать за счет монтажа нескольких установок: специалисты Vortex в ходе испытаний в аэродинамическом туннеле расположили два вихревых генератора напротив друг друга, после чего выяснилось, что вторая установка получает больше энергии, поскольку использует вихри, образованные первой. При этом благодаря упомянутому отсутствию лопастей вихревой ветрогенератор абсолютно безопасен для птиц, а за счет компактности и низкого уровня  шума – пригоден для использования в частных домохозяйств. Еще одним достоинством является и низкий углеродный след: по оценке Vortex, полный цикл производства вихревых ветрогенераторов будет занимать на 80% меньше удельных выбросов CO2, чем при сооружении лопастных установок.

Мощность стандартной установки высотой 12,5 метра составляет 4 киловатта (кВт). Монтаж трех-четырех ветрогенераторов может позволить полностью обеспечивать электроэнергией загородный дом общей площадью 150 кв. м. Инновация тем самым расширит возможности по использованию ветроустановок для автономного энергоснабжения, для целей которого пока что используются преимущественно солнечные панели. По данным Международного агентства по возобновляемым источникам энергии (IRENA), мощность всех действующих автономных генераторов на ВИЭ к концу 2022 г. достигла 12,4 гигаватта (ГВт): из них 5,1 ГВт приходилось на солнечные панели, 1,8 ГВт – на гидроэлектростанции, а 5,5 ГВт – на все прочие типы генераторов.