Vivace - nowy sposób na energię z wody

Tradycyjne techniki wykorzystywanie płynącej wody do produkcji energii elektrycznej - np. turbiny - wymagają, by woda płynęła z prędkością co najmniej 9,2 kilometra na godzinę. Profesor Michael Bernitsas z University of Michigan informuje o stworzeniu technologii, która umożliwia uzyskanie energii z wody, poruszającej się z prędkością zaledwie 1,8 km/h.

Vivace (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy) umożliwia produkowanie czystej energii w cenie zaledwie 5,5 centa za kilowatogodzinę.

Technologia korzysta ze zjawiska, które widzimy, obserwując, obiekty zacumowane w płynącej się wodzie. Poruszają się one wówczas w górę i w dół. Ruchy te, wywoływane wirami - korzystają z nich też ryby poruszające się pod prąd strumienia - są proporcjonalne do prędkości przepływu wody.

Bernitsas użył zespołu cylindrów, które ustawił poziomo wpoprzek prądu. Cylindry były poruszane przez wodę w górę i w dół, wykonywały więc pracę, którą można zamienić na energię elektryczną.
Profesora zainspirowało wcześniej wykonywane zlecenie. Opracował on bowiem technologię, która miała tłumić wywołane przepływem wody, ruchy morskich platform wiertniczych. Zdałem sobie sprawę, że jeśli udałoby się zwiększyć te ruchy, zamiast je tłumić, moglibyśmy pozyskać energię - mówi naukowiec.

Opracował więc technikę, która aż o 540% zwiększyła częstotliwość ruchów góra-dół. W warunkach naturalnych zakotwiczony obiekt zanurzony w wodzie będzie wykonywał oscylacyjne ruchy, których sinusoida nie przekracza zbytnio jego własnej wysokości. Tymczasem w systemie Bernitsasa wysokość sinusoidy ruchów pojedynczego cylindra wynosi 270% jego własnej wysokości, a sinusoida systemu połączonych cylindrów to 5,7 wysokości cylindra.

Tworząc Vivace naukowiec opierał się na modelu z przyrody, a konkretnie na rybach, które płyną pod prąd strumienia, mimo iż ich własne mięśnie są zbyt słabe, by prąd ten pokonać. Zwierzęta wykorzystują bowiem tworzące się w wodzie wiry. Wyginając ciało, doprowadzają do powstania wirów, które pchają je do przodu. Wygięcie ciała w przeciwnym kierunku, prowadzi do powstania kolejnych, pchających wirów. W ten sposób, dzięki naprzemiennym ruchom, ryby uzyskują z wody dodatkową siłę, która pomaga im w przezwyciężeniu silnego prądu.

Próbna instalacja składa się z cylindrów umieszczonych w pionowych prowadnicach. Poruszające się w górę i dół cylindry napędzają generator energii. Jak możemy dowiedzieć się z witryny firmy Vortex Hydro Energy, która powstała w celu skomercjalizowania wynalazku, Vivace na wiele zalet. Przede wszystkim wymaga 50-krotnie mniejszej powierzchni niż elektrownie pływowe. Ponadto całość instalacji jest umieszczona pod wodą, dzięki czemu nie zakłóca to żeglugi. W porównaniu z tradycyjnymi zaporami na rzekach, Vivace znacznie mniej ingeruje w ekosystem.

Prototypowa instalacja jest obecnie badana w Marine Hydrodynamic Laboratory na University of Michigan. Prace finansują Departament Energii oraz Office Naval Research.

Vivace energia odnawialna woda zapora generator turbina