Возобновляемый источник энергии, использующий медленное течение воды

Эта машина носит название „Виваче“ ( VIVACE ). Об eё создании было рассказано в последнем номере журнала « Journal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering » ( выходит раз в три месяца). Статья называется " VIVACE (Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy): A New Concept in Generation of Clean and Renewable Energy from Fluid Flow. "

„ Виваче“ стало первым устройством, которое может использовать энергию большинства водных течений мира, так как оно работает с течениями имеющими скорость меньше двух узлов (приблизительно 3.5 километра в час), а большинство потоков Земли имеют скорость не больше трёх узлов. Турбинам и водным мельницам для эффективной работы необходима средняя скорость в 5-6 узлов.

Название „Виваче“ расшифровывается как использование вибраций вызванных вихреобразованием для получения водной экологически чистой энергии . Устройство не зависит от волн, приливно-отливного цикла , турбин и дамб. Это - уникальная гидрокинетическая энергетическая система, основывающаяся на " вибрациях, вызванных вихреобразованием ".

Эти в ибрации - волнообразные колебания, которые производит округлый или цилиндрический объект в текучей среде, которая может быть как воздухом, так и водой. Присутствие объекта производит перекручивание потока, что вызывает формирование водоворотов или вихрей на противоположных сторонах объекта. Вихри толкают и тянут объект перпендикулярно потоку вверх и вниз, или влево и вправо.

Вихреобразование в потоке, обтекающем круговой профиль.

Такие колебания ветра, в частности, разрушили в 1940 году Тэкомский мост в штате Вашингтон и в 1965 году градирни электростанции в Феррибридже, Англия. В воде эти колебания регулярно повреждают доки, нефтяные платформы и прибрежные здания. " На протяжении 25 лет инженеры пытались подавить вибрации, вызванные вихреобразованием. Мы в Мичигане сделали противоположную вещь. Мы увеличиваем колебания и используем эту сильную и разрушительную мощь природы", - рассказывает разработчик „Виваче“ Майкл Бернитас ( Michael Bernitsas ), профессор из отдела морской архитектуры и инженерии.

Рыбы д авно знали, как с пользой использовать вихри, вызывающие эти колебания.

"„Виваче“ копирует некоторые аспекты технологии рыб, - рассказывает Бернитас. - Рыбы изгибают свои тела, чтобы скользить между вихрями, вызванными телами рыб идущими перед ними. Просто сила мускулов не позволяет им развить ту скорость, с которой они обычно идут - таким образом, они плывут друг за другом".

Первое поколение машины Бернитаса выглядит не как рыба, однако по словам автора, у будущих версий будет эквивалент хвоста, а поверхность будет похожа на чешую. Рабочий опытный образец в его лаборатории - всего один гладкий цилиндр, приделанный к пружине. Цилиндр подвешен горизонтально в потоке воды в резервуаре размером с прицеп. Вода в резервуаре течет со скоростью полтора узла.

„Виваче“ работает так: присутствие цилиндра в потоке вызывает синусоидальные вихри, формирующиеся над и под цилиндром. Вихри толкают и тянут пассивный цилиндр вверх и вниз на его пружине, создавая механическую энергию. Отдельная машина преобразовывает механическую энергию в электричество.

Майкл Бернитас около стенда с опытным образцом „Виваче“.

По словам Бернитаса, н ескольких цилиндров должно быть достаточно, чтобы питать поставленное на якорь судно или маяк. Эти цилиндры могут быть сложены короткой лесенкой. Профессор оценивает, что набор конвертеров „Виваче“ длиной с беговую дорожку и высотой приблизительно в два этажа в может питать приблизительно 100 000 зданий. Такой набор может располагаться либо на дне реки, либо он может болтаться подвешенным в воде. В обоих случаях он находился бы целиком под водой. Поскольку колебания „Виваче“ медленны, то теоретически система не вредит морской жизни так, как дамбы и водяные турбины.

Бернитас считает, что энергия „Виваче“ стоила бы час приблизительно 5.5 центов за киловатт/час . Энергия ветра стоит час 6.9 центов за киловатт/час . Ядерные энергетика имеет стоимость 4.6 цента, а солнечная энергия стоит 16-48 центов за за киловатт/час в зависимости от местоположения.

"Не будет единого решения мировой потребности в энергии, - считает Бернитас . - Но если мы могли бы использовать 0.1 процент энергии океана, то мы могли бы удовлетворить потребности в энергии 15 миллиардов человек".

Исследователи закончили недавно технико-экономическое обоснование, которое обнаружило, что устройство может вырабатывать энергию на реке Детройт. Сейчас они работают над тем, чтобы в течение ближайших 18 месяцев развернуть там экспериментальный проект.

Эта работа поддерживается американским министерством энергетики, управлением НИР ВМС , национальным научным фондом, руководством порта Детройта, фондом детройской электрокомпании, мичиганской университетской инициативой по коммерциализации и фондом Линка. Технология коммерциализируется компанией Бернитаса « Vortex Hydro Energy ».

Другими авторами новой разработки являются аспиранты Камалдев Раггаван ( Kamaldev Raghavan ), Ярон Бен-Симон ( Yaron Ben - Simon ) и Элизабет Гарсия ( Elizabeth M . H . Garcia ).

По материалам журнала « J ournal of Offshore Mechanics and Arctic Engineering»