Inovativní systém využití energie větru z plastových třásní

Absolventka britské Royal College of Art Charlotte Slingsbyová vyvinula inovativní systém pro využití energie větru složený z tenkých plastových proužků.

Zatímco ceny elektrické energie jsou strašákem v mnoha zemích, Jihoafričané čelí mnohem zásadnějšímu problému – nespolehlivosti dodávek. Výpadky energie sužované Kapské město přivedlo zde narozenou Charlotte Slingsbyovou k hledání řešení poté, co byl její rodinný dům shledán nevhodným pro instalaci solárních panelů.

Výsledkem je Moya (v Xhoštině znamenající vítr), technologie svým vzezřením připomínající plastové třásně nebo tenké listy, jejiíž cílem je dostupnost a využití téměř jakéhokoliv umístění k získávání elektrické energie. Inovativní systém skládá se z fólie a k ní připevněných tenkých proužků plastu, které zachycují i sebemenší větrnou energii, která je následně přeměněna na elektřinu.

„Potřebujeme nezávislé řešení již dnes,“ tvrdí Charlotte a uvádí příklad na svém rodném městě, které je závislé na dodávce elektrické energie, ta je zde přitom značně nespolehlivá. „Jedná se o nejběžnější věci, jako otevírání dveří nebo elektrických vrat. Nemůžete ani vyjet se svým autem z garáže.“

Moya byla vyvinuta během dvouletého postagraduálního kurzu inovativního designu, který Charlotte nedávno dokončila na britských Royal College of Art a Imperial College London.

Princip funkce

Vztyčené tenké proužky plastu jsou rozpohybovány poryvy větru a vlákna uzavřená uvnitř vyrábí elektřinu díky tzv. piezoelektrickému jevu. Tento jev využívá schopnosti některých materiálů vytvářet elektrický náboj v důsledku své deformace.

Pro svůj prototyp využila Charlotte ohebnou folii z polyvinylidenfluoridu (PVDF). „Má schopnost transformovat energii tlaku nebo ohýbání na elektrickou energii,“ dodává.

Vytvořený náboj je předán kondenzátoru – součástce sloužící k uchování elektrického náboje, aby následně mohla tato energie být uložena v akumulátoru.

Z testů provedených v aerodynamických tunelech, bylo vypočítáno, že prototyp Moya je schopen generovat asi 10 % energie, co dokáží solární panely o stejné ploše. Výhodou této technologie je ovšem možnost instalace v místech, kde by solární panely nebo klasické větrné turbíny nenašly využití, například v tunelech nebo pod mosty. Pro výrobu energie totiž stačí lehké poryvy a nízká rychlost větru, při které konvenční větrné turbíny žádnou energii nevyrábí. Solární panely naproti tomu potřebují velké osvětlené plochy.

Široké možnosti využití

Technologie Moya těží ze schopnosti využívání nízko potenciální energie větru, kterou lze v mnoha případech využít po 24 hodin denně.

Jedním z možných umístění jsou i tunely metra. Každá souprava se neustále rozjíždí a zastavuje, což dává prostor pro využítí energie proudícího vzduchu, který by byla jinak promarněna.

Teoreticky lze vynález instalovat kdekoliv, tvrdí Charlotte, včetně svislých ploch mrakodrapů a jelikož je technologie poloprůhledná, světlo bude mít možnost i nadále pronikat dovnitř. V těchto případech je zde možnost, že materiál bude mít příznivé tepelně izolační vlastnosti, proto má potenciál nejen generovat elektřinu, ale také snížit potřebu vytápění a chlazení. Co se týče údržby, lze jednotlivé listy čistit, jako běžná okna.

Uvedení systému do praxe bude ovšem ještě nějaký čas trvat. Podle Charlotte by to mohlo být 5-10 let intenzivního výzkumu, než se technologie objeví na trhu.

Mezi problémy, se kterými se potýká, je nutnost přesvědčit veřejnost, aby přijala novou formu výroby energie. „Je třeba chápat, že v budoucnosti, jakákoliv energie, která může být získávána neomezeně, bude opravdu velmi cenná a bude existovat mnoho různých metod pro různá prostředí,“ tvrdí Charlotte.

Design – jednoduchost vs účinnost

Za účelem zjištění rozměrů a proporcí jednotlivých částí bylo provedeno mnoho testů. Důležitým faktorem s ohledem na funkčnost jednotlivých listů je jak snadný bude proces jejich masové výroby, aby náklady mohly být udrženy na minimu.

Je nutné najít kompromis mezi složitými tvary, které jsou schopny zachytávat energii větru efektivněji, a jednoduššími tvary, jejichž masová výroba bude levnější. Tato skutečnost vedla k dalším CAD simulacím odhalujícím, jak je možné měnit hustotu a rozdělení materiálů jednotlivých částí, tak aby se deformační energie soustředila v místech, kde bude umístěn piezoelektrický materiál.

Rozsáhlé testy jsou nutné k vyvinutí algoritmu, jež bude zahrnovat všechny faktory, které je nutné optimalizovat.

Výpadky sužovaná Jihoafrická republika

Energetická krize, která zasáhla Jihoafrickou republiku, vyústila v často až každodenní výpadky elektrické energie a zabrzdila projekce ekonomického růstu země. Výpadky jsou známy jako „odpojování zátěže“, když není dostatek energie pro pokrytí celé oblasti, vede tato skutečnost k odpojování jejích částí.

Prezident Jihoafrické republiky Jacob Zuma obviňuje ze špatné infrastruktury politiku apartheidu a tvrdí, že systém byl dimenzován, aby sloužil pouze bílé části populace.

V současné době má přístup k elektrické energii zhruba 11 milionů obyvatel z celkového počtu okolo 50 milionů, stále je to hodnota dvakrát vyšší oproti roku 1994. Problémy jsou přičítány špatnému řízení a nedostatku investic.