Megzabolázza a szélenergiát az új magyar szabadalom
2014/9. lapszám | Lantos Tivadar | 5064 |
Figylem! Ez a cikk 11 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
A szélerőművek egyik legnagyobb hátulütője maga a szél kiszámíthatatlansága, szeszélyessége. Ezt a problémát orvosolhatja egy új magyar találmány, a WindXpress, amely ún. szélfokozók segítségével sokkal kiegyensúlyozottabb teljesítményre lehet képes.
Kevésbé hatékony a jelenlegi technológia
Jelenleg a világ áramtermelésének egyötödét adják a megújuló források, melyek közül a szélenergia részesedése folyamatosan növekszik. Néhány országban a szélenergia felhasználása igen komoly szerephez jutott az áramellátásban: az Egyesült Államok-beli Iowa állam áramának 14%-át, a német tartomány, Schleswig-Holsteiné 40%-át, Dánia áramának 20%-át szélturbinák termelik. A szélenergiával kapcsolatosan a tipikusan kontinentális területeken alapvető kifogásként merült fel a viszonylagosan magas, szélcsendes évi óraszám mellett, hogy a szél még a relatíve aktív időkben is erősen hullámzó, továbbá, hogy az aktív idők döntő többsége abba a szélsebesség-tartományba esik, amely alkalmatlan számottevő teljesítmény kinyerésére az eddig ismert technikai módszerekkel.
Az elmúlt harminc évben ugyanis a szélenergia hasznosítását leggyakrabban olyan, magas tornyokra szerelt, ún. gondolás háromlapátos, vízszintes tengelyű turbinákkal kívánták megoldani, amelyek a kontinensek belső, nagy részét kitevő hagyományos, síkvidéki területeken nem hatékonyak. Ennek oka, hogy ezeken a területeken a szél alacsony potenciájú, rövid lökésekben megjelenő. Emiatt például a legrégebbi magyarországi ilyen turbina, a „kulcsi erőmű” teljesítménye 12 éve nem tudott az elméleti kapacitásának 21% -a fölé emelkedni. Ez nagyjából igaz a többi hasonló rendszerű szélparkra, beleértve a mosonmagyaróvári és Győr mellettieket is. Ezek ugyanis sem a teljes évi szélidő 40%-át kitevő, 1-2 m/sec erősségű gyenge széllel, sem a nagyon rövid idejű, bár erősebb szélhullámokkal nem tudnak mit kezdeni (az évi 8760 órából 2500 óra ilyen). Ráadásul a 90 km/h (27 m/sec) sebességű szél közelében már ki is kell fordítani a szélből a lapátkerekeket, ami azt jelenti, hogy éppen a legjelentősebb szélenergiapotenciált mellőzni vagyunk kénytelenek. Így a szerkezetek összességében csak egy 3 m/sec és 27 m/sec közötti sebességsávban működhetnek eleve.
|
A hasznosítás általános háztartási jellege mellett (főleg tanyákon vagy akár lakótelepi házak lapostetőin) a vízgazdálkodás területén is jelentős szerepet kaphat a WindXpress. Az árterek és a kapcsolódó területek zömmel villamos hálózaton kívüli területek, ahol a vízkiemelés és -elszállítás akár csővezetéken, akár csatornákon csak szivattyúzással oldható meg a kezdeti gravitációs terelést követően. Ehhez az intenzív, 8-14 napos levonulási időszakban igen jelentős energia kellene, melyet a szélgenerátorok biztosítani tudnának az adott időszakban is. |
Másképp fogja be a szélenergiát
A fejlesztések célja tehát egy olyan megoldás, melyben a turbina a szélszegény környezetben is képes 8000 órát évente aktívan működni és számottevő energiát termelni. A turbina így 1 m/sec és 30 m/sec között adaptívan kezelheti a szelet, melynek köszönhetően közel egyenletesen működik egy mesterségesen képzett sebességtartományban. A feltaláló, dr. Havas Gábor szerint az általa kitalált WindXpress rendszer mindezt tudja.
Ez a többkörös fokozó rendszerrel felszerelt függőleges tengelyű (jellemezően eddig üvegszálerősítésű csavart lapátsorral szerelt) szélturbina sok tekintetben különbözik minden más turbinától, beleértve a szintén fokozóval szerelt ún. Bánki-féle turbinákat is. A WindXpress fokozórendszere éppen a le- és felszabályozhatósága miatt akár tízszeres gyorsításra is képes, anélkül, hogy az erős szél kárt tenne a rendszerben. Egyszerű felépítésű, hosszú szavatosságú s végül könnyen telepíthető maga a berendezés is. A feltaláló állítása szerint azonban a legfőbb tulajdonsága, hogy az évi 8760 óra működésre rendelkezésre álló időből 8000 órában termel átlagosan a dupla magasságú (akár két modulból állóan) 5 kW/h átlagértékkel, ami megfelel egy átlagos árvízi szivattyúkapacitásnak. A berendezés sajátossága kapcsán nő a fokozókkal az egy egységnyi időre eső áramtermelés szintje, és jelentősen megnő az aktív órák száma is párhuzamosan.
Ami a lapátok mögött dolgozik
A jelenleg használatos legkorszerűbb, úgynevezett palástmotorok és -generátorok hatékonyságát erősen korlátozza, hogy a meghatározó három elemből csak egyet tud szabályozni: a tekercselés leágazásait, a villamos kötéseket. A feltaláló, dr. Havas Gábor lapunknak elmondta, hogy a 2008-as első turbinaszabadalmába még kényszerűen párban mozgatható -elektromos kuplunggal csatlakoztatható -generátorpárokra épített, a terhelésszabályozás, a növekvő kinetikai teljesítmény ellenében. Ezt a viszonylag összetett és kényszerű hajtási veszteségekkel operáló rendszert kívánja felváltani az új, Versatil motor- és generátorcsalád. A cél, hogy a másik két komponensből legalább a gerjesztési volument és hatékonyságot is szabályozni lehessen állandó mágnesek esetén is.
A kereskedelmi forgalomban kapható öszszes szélturbina-inverter többé-kevésbé a már meglévő napelemekre kifejlesztett modell alapvetően szoftveres változtatáson átesett variációja csupán, ennek minden korlátjával és hibájával. Ezért a WindXpress feltalálója, dr. Havas Gábor a saját turbinaigényük kiszolgálására elkezdte egy elvében is különböző, más elrendezésű inverter-család fejlesztését. Sorozatgyártás esetén az előállítása a jelenlegi inverterekkel és kényszerű kiegészítőikkel együttesen számolt bekerülési értékkel közel azonos sávban mozog, de a reálteljesítménye vagyis az effektív hatékonysága 15-30%-kal jobb, mint a jelenle- gieké, éppen a sok kieső, szabályozatlan veszteségként „realizálódó”, műterheléseken elszálló teljesítmény bevonása révén.
