Енергията на вихъра

Думата „вихър” се асоциира с разрушения, а не с „устойчиво развитие”. Но ето, изглежда, че скоро ще се появи възможност да се използва вихърът в качеството на възобновяем източник на енергия.

Марк Симпсън и Ери Глезър от Технологичния институт на щата Джорджия в Атланта са конструирали инсталация, наречена Solar Vortex. Работата й е основана на това, че на самата повърхност на Земята въздухът е по-топъл, а само на метър от нея е студен. Топлият въздух се повдига нагоре, студеният се спуска на земята, а между тези слоеве възникват конвекционни потоци, които образуват малки вихри, повдигащи облаци прах.

Solar Vortex захваща тези потоци с мрежа лопати или перки, които ги завъртат във вихър. Този вихър върти турбина в центъра на съоръжението. За започването на процеса не е необходима никаква енергия, перките са разположени така, че вихърът възниква от само себе си. Когато топлият въздух се вдигне нагоре, в обема, в който той се е намирал преди, се втурват нови въздушни маси, подхранващи изкуствения вихър.

Перспективните ветрове

Стойността на установката и нейното техническо обслужване са по-ниски, отколкото за обикновените ветрогенератори – не е необходимо да се поставя турбината на висока мачта, за да улавя вятъра. Тъй като през деня температурата на почвата се променя бавно, количеството изработвана енергия също е по-постоянно, отколкото при ветрогенераторите. Важно е да се отбележи, че това е справедливо и след залязване на слънцето, в продължение на още няколко часа, тоест във времето, когато домакинствата изразходват най-много енергия.

Идеята на Глезър възникнала, когато живеел в Аризона. „Той е наблюдавал праховите вихри, възникващи по естествен начин, усещал е върху себе си кинетичната им енергия и е решил да измисли начин да я превърне в електричество”, казва Симпсън.

Симпсън на свой ред е конструирал и изпитал малък прототип на такъв вихрогенератор с 1 метър, който привежда в движение турбина, изработваща няколко вата електроенергия само с помощта на нагряващ се от слънцето метален лист. С увеличаването на диаметъра на инсталацията бързо расте и изработваната мощност.

Според изчисленията на Симпсън направена на същия принцип 10-метрова турбина ще отдава мощност 50 квт. Учените твърдят, че верига от такива вихрени турбини ще позволи да се получава от всеки квадратен километър, който покриват, 16 мегавата мощност. Не е лошо, ако се отчита, че обикновените ветрогенератори получават едва 3–6 мвт/км².

Според проведен анализ електроенергията, получавана от слънчевия вихър, ще струва с 20% по-евтино от произвежданата от вятърни турбини и с 65% по-евтино от слънчевите батерии.

Правителственото ведомство на САЩ, финансиращо стартиращи проекти за екологично чисти начини на получаване на енергия, е оценило положително перспективите на вихрогенераторите – Агенцията за напреднали изследвания в областта на енергетиката (ARPA-E) е решила да финансира широкомащабни изпитания на такива установки.

През юли Симпсън трябва да представи статия, описваща подробно хода и резултатите от изпитанията, на организираната от Американското общество на инженер-механиците (ASME) Международна конференция по екологични начини за получаване на енергия в Минеаполис. С подкрепата на ARPA-E Симпсън и Глезър смятат за две години да изработят действащ прототип с мощност 50 квт. През юли ще бъдат изпитани модели с по-малка мощност.

Според Нилтън Рено, занимаващ се с изследвания в областта на термодинамиката в Мичиганския университет, научно обоснованото функциониране на вихрогенераторите е съвсем надеждно. „Веднъж започнал, вихърът ще се поддържа сам”, казва той.

Нобеловият лауреат Стивън Чу, бивш министър на енергетиката на САЩ, също проявил интерес към инсталацията. Той поговорил с авторите на идеята на конференцията на ARPA-E във Вашингтон. „За начало бихме искали да установим група такива генератори на неголям участък – казва Симпсън. – Тогава бихме могли реално да изработваме с тях електроенергия и да я подаваме на потребителите, за да се убедят хората, че нашата система е перспективна.”

Материалът е публикуван в сп. NewScientist