Atklājumi.lv

“Zivju tehnoloģija” ļaus iegūt elektroenerģiju no lēni tekošiem ūdeņiem

Mičiganas universitātes inženieris dr. prof. Maikls Bernitsa uzbūvējis mašīnu, kas, atveidojot zivs kustības, potenciāli bīstamās straumju vibrācijas pārvērš tīrā, atjaunojamā enerģijā. Izgudrotājs savu iekārtu nosaucis - Videi nekaitīga ūdens enerģija no virpuļu inducētām vibrācijām jeb VIVACE (no angļu: Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy).

VIVACE ir pasaulē pirmā strādājošā iekārta, kas spēj iegūt enerģiju no gandrīz jebkuras ūdens straumes upēs vai jūrās. Tā darbojas pat straumēs, kuru ātrums ir mazāks par 2 mezgliem (3,7 km stundā). Salīdzinājumam – jūras straumju ātrums pie Latvijas krastiem ir 0,6 – 0,8 mezgli, bet daudzu Latvijas upju vidējais ātrums – 1,2 līdz 1,5 mezgli.

Virpuļu vibrācijas rodas, kad kāds cilindrisks objekts ierosina viļņošanos gaisa jeb ūdens plūsmā. Sastopoties ar objektu, straume ir spiesta mest cilpas, lai to apietu. Objekta otrā pusē cilpas kļūst par virpuļiem vai atvariem. Tie, savukārt, ierosina cilindra kustību virzienā vai nu augšup un lejup vai no labās puses uz kreiso un atpakaļ. Tieši šāda veida gaisa vibrācijas bija vainojamas jūdzi garā Takomas šauruma tilta sagrūšanā 1940.gadā Vašingtonā (rezonanse sāka paātrinājumu pie salīdzinoši neliela vēja ātruma – 67 km/h) un trīs Ferībridžas elektrostacijas dzesēšanas torņu katastrofā Lielbritānijā 1965.gadā (vēja ātrums – 140 km/h). Ūdenī virpuļu vibrācijas regulāri izposta dokus, naftas platformas un dažādas piekrastes konstrukcijas. “Pēdējos 25 gadus inženieri – mani ieskaitot – meklēja risinājumus, kas palīdzētu slāpēt virpuļu ierosinātās vibrācijas. Taču nu mēs šeit Mičiganā daram pretējo – veicinām vibrāciju rašanos un liekam šo lielo un destruktīvo dabas spēku pie darba,” teica M. Bernitsa, universitātes Jūras arhitektūras un inženierzinātņu fakultātes profesors.

Mēs jau sen zinājām, ka zivis virpuļu enerģiju lieliski izmanto savā labā, Bernitsa norādīja. VIVACE ir izveidota, nokopējot vairākus zivju kustību dinamikas aspektus. “Zivis peldot izliecas, lai slīdētu starp virpuļiem, kuri veidojas aiz citu barā peldošu zivju ķermeņiem. Ar muskuļu spēku vien nepietiktu, lai tās varētu pārvietoties dabā novērotos ātrumos.” Bernitsas mašīnas pirmais modelis nebūt neizskatās pēc zivs, taču profesors saka, ka nākošajos modeļos būs redzamas detaļas, kas līdzināsies zivs astei. Mašīnas prototipu darbībā katrs interesents var aplūkot Mičiganas universitātes Jūras atjaunojamās enerģijas laboratorijā. Tas ir vienkāršs, ar atsperēm piestiprināts cilindrs, kas horizontālā stāvoklī ievietots traktora piekabes izmēru tvertnē. Ūdens tvertnē plūst ar ātrumu 1,5 mezgli stundā.

VIVACE darbības princips ir šāds: cilindra atrašanās straumē ierosina mainīgu virpuļu rašanos virs un zem cilindra. Virpuļi grūž cilindru augšup un spiež lejup, bet radusies mehāniskā enerģija pa atsperēm tiek novadīta uz ģeneratoru, kurš to pārvērš strāvā. Jau ar dažiem cilindriem, Bernitsa saka, būtu pietiekami, lai nodrošinātu ar enerģiju noenkurotu kuģi vai bāku. Cilindrus varētu izvietot arī pakāpienu veida izkārtojumā. Profesors lēš, ka stadiona skrejceļam līdzīgā platībā, divu stāvu augstumā izvietotas VIVACE ierīces varētu attīstīt jaudu, kura būtu pietiekama, lai nodrošinātu ar elektroenerģiju 100 000 mājsaimniecību. Šāda iekārtu ķēde varētu gulēt uz upes gultnes vai brīvi šūpoties jūras ūdenī, taču jebkurā gadījumā mašīnai jāatrodas zem ūdens līmeņa. Tā kā VIVACE neradīs augstas frekvences svārstības, kādas rodas darbinot vēja rotorus un aizsprostu turbīnas, mašīnas darbība, domājams, būs nekaitīga jūras dzīvniekiem.

M. Bernitsa aprēķinājis, ka VIVACE saražotās strāvas pašizmaksa varētu būt aptuveni 5,5 centi par kilovatstundu. Vēja elektoenerģijas izmaksas šobrīd ir 6,9 centi kw/h, atomreaktoros saražotā elektrība maksā 4,6 centus, bet Saules enerģija, atkarībā no ģeogrāfiskā stāvokļa – no 16 līdz pat 48 centiem par kilovatstundu. “Protams,” Bernitsa atzīst, “tas nez vai būs universāls risinājums visas pasaules energopieprasījuma apmierināšanai, taču, ja mēs varētu likt lietā 0,1 procentu no okeānu enerģijas, tad ar to pietiktu, lai nodrošinātu ar enerģiju 15 miljardus cilvēku.” Šobrīd pētnieki strādā, lai dabiskos apstākļos uzstādītu pirmo eksperimentālo VIVACE iekārtu. Mašīna atradīsies Detroitas upē un plānots, ka to varētu iedarbināt jau pēc 18 mēnešiem.

Attēls: publicitātes foto.

© Atklajumi.lv. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.