对风能的再思考

Vortex Bladeless公司开发和销售无叶片风力涡轮机,它们不需要通常因摩擦而磨损的转动轴、齿轮、轴承或机械装置。

图:公司提供

这项技术的原理是气动弹性共振,它使涡轮机得以利用形成涡流的能量。无叶片风力涡轮机由一个垂直圆柱体和嵌入地面的弹性杆组成。涡轮机上部的运动受到磁力限制,因为这是最大振幅处。由于称为涡流粉碎的空气动力学效应,风在共振状态时产生能量,气缸则利用这种能量,接着通过交流发电机将机械能转化为电能。

塔科马海峡吊桥倒塌启发产生的创新

Vortex Tacoma模型(2.75米高),位于阿维拉的Valle de Ambes。

1940年,世界第三长的吊桥在美国华盛顿州第16号公路上建成,当时它横跨塔科马海峡。在落成短短四个月后,这座桥开始摇晃,并最终断裂。这次举世震惊的结构倒塌是学术界采用最广泛的例证之一,用来展示风引起的空气动力共振如何产生作用。

2002年,David J. Yáñez在巴利亚多利德大学学习工程学时了解到这次坍塌事件,之后撰写出第一件让机器优化这种空气动力共振来产生电能的专利。

它是一个细长的竖直结构,截面为圆形,在垂直于风向的平面上摆动。这台机器无需任何转动轴、齿轮、轴承或机械装置就能工作,因此这件设备不需要润滑剂。维护成本和回本时间也因此减少。这种设计的目的是从风中产生能量,而不像传统的风力涡轮机那样需要叶片结构。几年后,在2010年,David J. Yáñez和Raúl Marín Yunta通过其公司——DEUTECNO有限公司申请了专利ES2374233B1。

在获得Repsol基金会的支持并赢得其他奖项后,他们成立了Vortex Bladeless有限公司,并为此获得了连续两次资助。公司目前正在生产第一个由100枚小组件构成的预上市系列,以充分开发产品,将其推向市场。

技术开发的各个阶段

第一阶段着重于理解空气动力学现象。

这种空气动力共振通常认为是个麻烦,有许多知识都是关于如何予以避免。然而,如果试图利用这一现象,情况就大为不同了。由于有了Altair工程公司等跨国公司和巴塞罗那超级计算机中心等组织的支持,机器配置已经实现了优化,以最大限度地发挥性能。

第二阶段着重于控制机器结构与风的相互作用,以提高共振发生时的风速。

马德里理工大学Ignacio da Riva大学微重力研究所的风洞试验

在第三阶段,开发出了一种能够将振荡能量转换成电能的交流发电机。项目目前处于第四也即最后一个阶段,在这个阶段,在确定“最低限度可行产品”后,生产、工业化和市场推销将随之进行。

国际认可

Vortex Nano模型

国际上对这个项目显示出极大的兴趣,亚洲、美洲和欧洲尤其如此。公司团队收到了无数来自学术界和产业界的各种合作请求。例如,世界三大风力发电公司的其中一家提议开展一个合作项目,分析如何将这个想法应用于大型机器。

非营利部门的反响也很积极。SEO Birdlife等公司、联合国、欧盟委员会以及无数其他国家和国际上的合作企业、协会和机构正在帮助实现公司目标或提供不同视角。

Vortex Bladeless公司的保护措施与工业产权紧密相连

公司申请的第一项专利是ES2374233B1,后来扩展到欧洲和美洲(美国和墨西哥),还有EP15771650、WO2017174161A1、WO2018149942A1等,通过工业产权(Vortex Bladeless的专利和商标)为创新发明和公司自身提供保护,工业产权一直被视为整个项目的支柱。

实际上,不同的专利族如实体现了公司的发展轨迹。在项目参与的每一次资助或竞争中,对技术的保护程度一直被视为至关重要的方面。幸运的是,由于这种风力涡轮机尚属首创,因此很容易获得对“新颖性”和“创造性”的认可,这是全世界所有专利局对申请专利保护的要求。

Vortex Bladeless公司的所有技术目前都已受到保护,未来的方法也将始终是对技术进行保护,届时可能更着重于保护生产过程和在不同领域实施技术所形成的衍生产品。