Nový design pro větrné turbíny
Španělská firma Vortex vyvinula netradiční bezlopatkovou větrnou turbínu v podobě štíhlého vertikálního sloupu, který generuje elektřinu prostřednictvím vířivého pohybu a vibrací. Systém eliminuje problémové stránky lopatkových větrných turbín.
Zařízení s označením Vortex Bladeless má jednoduchý koncept a umožňuje snadnou výrobu, instalaci i provoz. Jeho konstrukčním principem je pevná základna a válcový stožár (spojené uvnitř uhlíkovou tyčí), který volně kmitá kolmo na směr větru. Vnitřní části spolu navzájem nekolidují, ale vzájemně interagují. Podobně jako u běžného alternátoru využívá nové zařízení působení mezi cívkami a magnetickými poli generovanými permanentními magnety. Vyrábí elektrickou energii elektromagnetickou indukcí bez nutnosti otáčení na hřídeli. Magnety také fungují jako systém ladění a upravují parametry pružnosti stožáru, čímž rozšiřují rozsah využitelných rychlostí větru.
Větrný generátor Vortex Bladeless, který se skládá z pevného stožáru, generátoru energie a v horní části dutým válcem ze skleněných vláken, se vyznačuje absencí lopatek a k zachycení energie využívá aerodynamické nestability, která je známá jako Vortex Induced Vibration. Jeho válcový tvar kmitá ve větru, a elektřina je generována prostřednictvím lineárního alternátoru z cívek a magnetů přizpůsobených dynamice proudění okolního vzduchu. 
Systém využívá principu víru, což je aerodynamický jev vyplývající z procházení kolem pevného předmětu, kdy boční síly vznikající při uvolňování víru způsobují, že válcová turbína rezonuje a „pohání“ lineární alternátor k výrobě elektřiny. Díky optimalizaci konstrukce alternátoru dokáže systém zachytit téměř 40 % kinetické energie větru (podobně jako konvenční větrné turbíny).
Vnější kónický válec je tuhý se schopností vibrovat, přičemž zůstává ukotven ke spodní tyči. Horní část válce není omezena a kmitá ve větru. K němu je nahoře ukotvena vnitřní válcová tyč, která může proniknout do stožáru až do 20 % jeho délky a ve spodní části je připevněna k zemi.
Generátor při různých rychlostech větru dosahuje maximálního výkonu a přizpůsobuje svou vlastní frekvenci tak, aby rezonovala s frekvencemi generování větrných vírů. Maximalizuje výkon z dané rychlosti větru úpravou tuhosti své konstrukce, kterou dokáže automaticky měnit a synchronizovat se s rychlostí větru. Když vítr zesílí, magnetická síla odpuzování stoupá, čímž se zmenší vzdálenost mezi tyčí a magnetem a v důsledku toho se oscilace a potenciál generované energie zvýší na maximum.
K hlavním výhodám inovativního systému patří cena. U Vortex Bladeless se předpokládá snížení výrobních nákladů o 53 % a provozních nákladů o 51 % ve srovnání s lopatkovými větrnými turbínami. Konstrukce navíc nemá mechanické prvky, které trpí opotřebením třením. Firma odhaduje snížení nákladů na údržbu ve srovnání s lopatkovými turbínami o 80 %. Zařízení také eliminuje potřebu upravovat instalaci pro nejlepší úhel větru. Provoz je tichý, při oscilační frekvenci pod 20 Hz nedochází k žádnému dopadu na hladinu zvuku.
Podle tvůrců jde o zařízení nenáročná na údržbu a neškodná pro divokou zvěř, což nabízí nové perspektivy pro větrnou energii i tam, kde bylo její využití dosud výrazně limitováno, jako např. v městských a chráněných oblastech.
Petr Mišúr
Foto: Vortex
59
