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.
Avots: atklajumi.lv
/ 31 janvāris 2009
|