Новый взгляд на ветряную энергию

Компания Vortex Bladeless S.L. разработала и вывела на рынок ветрогенераторы, работающие без лопастей, валов, подшипников и других механизмов, изнашиваемых при трении.

Резонансный ветрогенератор «Vortex» (Изображение: предоставлено компанией Vortex Bladeless S.L.)

Данная технология основана на аэроупругом резонансе, позволяющем использовать феномен формирования вихрей. Безлопастные ветротурбины в основном состоят из вертикального неподвижного цилиндра на упругом стержне, встроенном в землю. Движение верхней части ограничено магнитной силой, так как именно здесь возникает максимальная амплитуда колебаний. Этот цилиндр улавливает энергию ветра, вступающую в резонанс благодаря аэродинамическому эффекту, называемому сходом вихря, и затем преобразует механическую энергию в электричество с помощью генератора переменного тока.

Инновация, вдохновленная обрушением Такомского висячего моста

Модель «Vortex Tacoma» (высота – 2,75 м)
в Валье-де-Амбес, Авила (Изображение:
предоставлено компанией Vortex Bladeless S.L.)

В 1940 г. на шоссе № 16 в штате Вашингтон через пролив Такома-Нэрроуз был построен третий по длине в мире висячий мост. Спустя четыре месяца после открытия моста он начал колебаться и обрушился. Столь драматическое обрушение такой конструкции вошло во все учебники как пример, объясняющий работу некоторых типов аэродинамического резонанса, вызванных ветром.

В 2002 г. Давид Х. Яньес узнал об этом событии на курсе инженерно-строительного дела в Вальядолидском университете и подал первый патент на механизм, способный оптимизировать аэродинамический резонанс такого типа и генерировать электроэнергию.

Этот механизм представлял собой вертикальную тонкую конструкцию с круглым сечением, колеблющуюся в плоскости, перпендикулярной направлению ветра. Такая конструкция была способна работать без каких-либо валов, зубчатых передач, подшипников или других подобных устройств. Таким образом, механизм не нуждался в смазочных материалах и затратах на техническое обслуживание, а сроки окупаемости были сведены к минимуму. Перед конструкцией стояла задача генерировать ветряную энергию без необходимости лопастей, которые до сих пор использовались в ветрогенераторах. Лишь спустя несколько лет – в 2010 г. – Давид Х. Яньес и Рауль Марин Юнта получили патент ES2374233B1, принадлежащий совместно основанной ими компании «DEUTECNO S.L.».

Затем благодаря поддержке фонда «Repsol» и нескольким выигранным наградам была основана компания «Vortex Bladeless S.L.», которая успешно прошла два раунда инвестиций. В настоящее время компания работает над производством первой предсерийной партии из 100 малогабаритных агрегатов, что достаточно, чтобы представить продукт на рынке.

Этапы разработки технологии

Первый этап заключался в изучении феномена аэродинамики.

Такой тип аэродинамического резонанса обычно считается проблемой, и существует множество способов его предотвращения. Однако информации о методах оптимизации этого феномена не так много. Благодаря поддержке таких транснациональных корпораций, как «Altair Engineering, Inc», и таких организаций, как Барселонский суперкомпьютерный центр, конструкция была оптимизирована для максимизации производительности установки.

На втором этапе основное внимание уделялось обеспечению контроля взаимодействия конструкции с ветром с целью увеличения диапазона скоростей, в котором возникает резонанс.

Испытания аэродинамической трубы в Институте микрогравитации им. Игнасио да Ривы Мадридского политехнического университета. (Изображение: предоставлено компанией Vortex Bladeless S.L.)

На третьем этапе был разработан генератор, способный эффективно преобразовывать колебательную энергию в электричество. В настоящее время проект находится на четвертом и последнем этапе, на котором после выпуска «минимально жизнеспособного продукта» компания готовится к производству, индустриализации и выпуску продукции на рынок.

Международное признание

Модель «Vortex Nano» (Изображение:
предоставлено компанией Vortex Bladeless S.L.)

Проект вызвал необычайный интерес на международном уровне. Особую заинтересованность продемонстрировали в Азии, Америке и Европе (именно в таком порядке). В частности, было получено огромное число предложений о сотрудничестве с различными предприятиями и учреждениями как в промышленности, так и в науке. Например, одна из трех крупнейших ветроэнергетических компаний в мире предложила осуществить совместный проект по анализу потенциала применения этой идеи на габаритных установках.

Общественные организации также приняли идею на ура. В социальной сфере проекту также был оказан теплый прием. Такие учреждения, как «SEO Birdlife», ООН, Европейская комиссия, а также множество национальных и международных кооперативов, ассоциаций и учреждений оказывают проекту содействие и делятся своими мнениями.

Охрана: «Vortex Bladeless» в ногу с промышленной собственностью

Начиная с первого патента ES2374233B1, обеспечивающего охрану изобретения как по всей Европе, так и в Америке (в США и Мексике), и продолжая патентами EP15771650, WO2017174161A1, WO2018149942A1 и др., в основе проекта всегда лежала охрана инноваций и всего предприятия с помощью механизмов промышленной собственности (патентов и товарного знака «Vortex Bladeless»).

Фактически, эволюция компании и этапы ее развития отражены в разных семействах ее патентов.На каждом раунде инвестиций и на каждом конкурсе, на котором был представлен проект, критически важным считалась степень охраны технологии. К счастью, поскольку этот тип ветряных турбин является «первым в своем роде», не составило труда получить признание «новизны» и «изобретательского уровня», требуемого всеми патентными ведомствами мира, куда была подана заявка на обеспечение охраны.

Хотя в настоящее время все технологии Vortex Bladeless защищены, компонент охраны остается в стратегии компании: особое внимание уделяется производственным процессам и их применению в различных областях.