Ingen rotasjon, full gevinst: Bevegelsesfri vindenergi utfordrer konvensjoner

Tenk på vind, og du tenker på bevegelse, ikke sant? Men hva om vi kunne hente energi fra vinden uten de vanlige roterende bladene vi er vant til å se?

Det er det som skjer med noen av de nyeste vindenergiteknologiene. De endrer våre gamle forestillinger om hvordan vindkraft fungerer, og fanger vindens energi på nye måter som ikke alltid krever bevegelse.

Når vi omfavner disse innovasjonene, er det også viktig å forstå begrensningene ved tradisjonelle metoder. Mens vindmøller produserer ren, fornybar energi, er de ikke uten ulemper. For eksempel er vindkraftproduksjon gjennom turbiner ikke et økonomisk fornuftig valg for å produsere energi i områder som ikke er vindfulle nok.

Og siden vindmøller ofte installeres i avsidesliggende områder, kan oppsett av infrastruktur være et problem, spesielt å lage overføringslinjer for å frakte elektrisitet fra vindparker til boliger i urbane strøk.

I tillegg er store turbiner kjent for å produsere støy og forstyrre det visuelle estetiske inntrykket av et område. Dessuten kan disse installasjonene også påvirke lokalt dyreliv.

Alle disse vanskelighetene kan nå løses ved å holde fast ved kjernkonseptet, som er å bruke vind for ren kraftproduksjon. Svaret ligger i bevegelsesfrie vindmøller, da de kan utnytte energien uten å skape lyd eller andre problemer som følger med tradisjonelle turbiner.

Klikk her for listen over de mest lovende vindenergiasjene.

Bevegelsesfri vindenergiproduksjon

Å generere bevegelsesfri vind handler om å fjerne avhengigheten fra et sentralisert, ressurskrevende nett og stole på en kombinasjon av distribuerte energikilder (DER) som kan plasseres på tak på boliger og kommersielle bygninger. Mens disse energikildene bruker både sol og vindkraft, har vindfordelen ved å være tilgjengelig 24/7, i motsetning til solstråler.

Samtidig fanger en bevegelsesfri vindgenerator vindkraft ved å bruke vertikalt monterte luftprofiler eller vinger i stedet for store turbinblader. Når vinden strømmer forbi vingene, skapes et lavtrykksområde mellom dem. Dette lavtrykket skaper en sugeeffekt, og et spesielt formet tårn mellom luftprofilene leder denne sugeeffekten.Denne strømmen går forbi en liten turbin plassert ved enhetens base og genererer elektrisitet når den roterer, uten å involvere store roterende eller bevegelige deler.

Det er mange fordeler med denne prosessen. Den reduserer støvforurensning, hjelper med å beskytte dyrelivet, bruker plass effektivt, og krever lite vedlikehold.

Selv om historien om tradisjonell vindkraft, slik vi kjenner den i dag, strekker seg mange år tilbake, tilfører bevegelsesfri vindenergiproduksjon betydelig verdi til våre bærekraftige innsatsområder. Og selv om den er ny, tar ikke dette bort løftene og potensialet den allerede har vist.

Ifølge Architecture 2030 kommer 50 % av de globale karbonutslippene fra bygninger og det bygde miljøet. Av dette kommer 27 % fra bygningsdrift, mens 20 % kommer fra byggematerialer, konstruksjon og annen bruk i byggebransjen. Derfor er det essensielt at vi bruker bygningers strømløsninger mer effektivt, og bevegelsesfri vindgenerering er et steg i den retningen.

Mange kommersielle foretak har tatt på seg oppgaven med å gjøre bevegelsesfri vind til noe gjennomførbart. Vi vil diskutere disse selskapene og se på teknologien de bruker i sine løsninger.

Selskaper med transformative løsninger innen bevegelsesfri vindgenerering

1. Vortex Bladeless

Vortex karakteriserer sin vindkraftløsning med flere adjektiver. Kraften er bladfri, sikrere, stillere og grønnere.

Alt i alt er visjonen til Vortex Bladeless å tilby et nytt vindalternativ fra forbrukernivå store vindparker. Og for å oppnå sin visjon, baserer selskapet seg på annen fysikk enn vanlig vindkraft. Resultatet er distinkt og fullt av muligheter.

Bevegelsesfri vindfri generasjonsteknologi: Vortex Bladeless‑metoden

Vortex‑enheten ligner på et sylindrisk tårn. Hvis vi starter fra bunnen, er den nederste delen festet og kjent som basen. Delen over basen er kjernen, som inneholder en karbonstang. Over kjernen er alternatorsystemet for tuning. Over dem alle er den sylindriske masten som oscillerer fritt vinkelrett på vindretningen.

Når vinden passerer rundt disse sylindriske strukturene, skapes trykkvortexer. Frekvensen til disse vortexene avhenger av vindhastigheten. Når strukturene har en lignende naturlig resonansfrekvens, begynner de å oscilleres og fange vindenergien.

Etter at energien er fanget, kommer fasen med konvertering. For konvertering bruker Vortex Bladeless teknologien til en tradisjonell alternator, hvor enheten opplever interaksjon mellom spoler og magnetfelt.

Elektrisitet genereres gjennom elektromagnetisk induksjon. Magnetene fungerer også som et tuningssystem hvor elastisitetskonstanten til masten endres, og utvider vindhastighetsområdet hvor oscillasjoner skjer.

Selv om Vortex‑teknologien fortsatt er under utvikling, vil den, når den blir en fullverdig realitet, ha flere fordeler sammenlignet med en vanlig turbine av samme størrelse. Vortex bladfri vil være girfri og oljefri, kreve ingen bremsing og være enklere å produsere. Den vil alltid forbli orientert på et liknende fundament. Den vil kreve mindre plass og ha lengre levetid.

Vortex Bladeless: En kort profil

Grunnlagt av David Suriol og Raul Martin Yunta, er Vortex Bladeless basert i Madrid, Spania. Det er en oppstartsbedrift i tidlig fase. Ifølge offentlig tilgjengelige data, hentet selskapet US$120 000 i pre‑seed‑finansiering fra Techstars i 2021.

For de som ikke er kjent med Techstar, posisjonerer de seg som den mest aktive pre‑seed‑investeringsfirmaet globalt, med en total porteføljeverdi på US$105 milliarder for akseleratorer.

2. Aeromine: Vind‑energisystem uten bladene

Et annet selskap som har transformative bladfrie vindenergiløsninger å tilby er Aeromine Technologies. Disse bladfrie systemene installeres på tak på kommersielle eiendommer for å hente fornybar energi på stedet.

Aeromine utnytter prinsippene for aerodynamikk. Det bruker bygning‑integrerte luftprofil‑baserte vindgeneratorer uten bevegelige deler. Når vinden passerer gjennom disse luftprofilene, skapes et lavtrykksområde mellom dem.

Den hule midtkroppen av strukturen leder trykket ned til manifolden og den interne propelleren. På den nederste delen av strukturen trekker lavtrykket luft gjennom inntaket for å strømme forbi propelleren og generere kraft før luftstrålen forlater midtkroppen og blandes med den frie vinden.

Prinsippet bak Aeromine dreier seg om å bruke ingen eksterne deler og bli kvitt vibrasjoner. I stedet bruker den luftprofilene til å fange og forsterke luftstrømmen over en bygning eller kommersiell struktur. Løsningen ligger foran solenergi ved å kreve en tiendedel av takarealet som solcellepaneler bruker.

Aeromine‑løsningen er stille og stasjonær. Den kan generere energi når som helst under alle værforhold. Systemet er en typisk kombinasjon av 20‑40 enheter på en bygnings kant, hvor kombinasjonen vender mot den dominerende vindretningen.

Som selskapet hevder, er deres system nær 50 % mer produktivt enn andre fornybare energialternativer. Hvis det kombineres med tak‑solløsninger, kan det bladfrie vindenergiproduksjonssystemet fullt ut dekke en bygnings energibehov på stedet.

Aeromine Technologies: En kort profil

Grunnlagt i 2020 av Martin Manniche, Aeromine Technologies har hovedkontor i Greater Houston Area, USA. 31. oktober 2023 mottok selskapet et tilskudd på US$1,1 millioner fra det danske energibyrået.

I januar 2023 ga AEC Angels en investeringsstøtte til Aeromine Technologies. Den første investeringen i Aeromine Technologies kom fra Mass Challenge som ikke‑egenkapitalassistanse.

Hvorfor bevegelsesfri vindgenerering anses som en troverdig løsning for fremtiden?

Den høyeste valideringen av bevegelsesfri eller bladfri vindenergiproduksjon som en vei til å skape ren, fornybar energi kommer fra investorene.

Aeromines innovative tak‑vindenergisystem som omdanner en bygnings vindstrøm til fornybar energi fikk et tilskudd på US$1,1 millioner fra det danske energibyrået, som vi så. Tilskuddet ble tildelt etter å ha vurdert løsningens levedyktighet på ni parametere, inkludert kommersialiseringspotensialet og evnen til å møte klimapolitikkmål.

Det er imidlertid mye som gjenstår for å gjøre den idiotsikker. Danmarks Tekniske Universitet (DTU) vil samarbeide med Aeromine for å gjennomføre ytelsestester av teknologien på en rekke bygningstyper og varierende vindforhold.

Ifølge professor Christian Bak, leder for Airfoil and Rotor Design Section ved Danmarks Tekniske Universitet, vil universitetet undersøke strømningsmodellering for ulike bygningstyper og måle ytelsen til løsningen «for å utvikle forbedrede algoritmer for å estimere energiproduksjon og optimal takplassering». Dette vil føre til ytterligere finjustering og mer effektiv anvendelse av systemet.

Siden løsningen kan installeres på tak på leiligheter, kontorer, lager, havneterminaler, sykehus, kjøpesentre og enhver bygning med flatt tak, vil kunnskap om plasseringoptimalisering føre til økt tilpasningsevne.

Aeromine innrømmer at det allerede er betydelig etterspørsel etter deres løsninger i markedet. Faktisk, ifølge Aeromines medgründer Martin Manniche, mottar de en «enorm mengde interesse for teknologien og øker produksjonen for å møte etterspørselen».

Manniche tror også at deres løsning vil gjøre vindenergi til et «godt valg for lokale bedrifter», noe som hittil ikke har vært tilfelle.

Lignende fordeler og mer kan også finnes for Vortex Bladeless sine løsninger. For eksempel er deres løsning for bevegelsesfri vindgenerering billigere i produksjon og vedlikehold.

For de som er i tvil om design‑effektiviteten til Vortex, hevder produsentene at deres Vortex Mini – den 13‑meter (42 fot), 4 kW‑modellen – kan fange opptil 40 % av vindens kraft under ideelle forhold.

Selv om den er 30 % mindre effektiv enn konvensjonelle vindmøller, kan man kompensere for dette ved å plassere dobbelt så mange Vortex‑turbiner i samme område som en propell‑turbine.

Oppnåelse av mål for ren energi

Å nå målene for netto nullutslipp innen 2050 vil i stor grad avhenge av vellykket utnyttelse av vind‑ og solkraft.

På vindenergifronten, mens turbiner har blitt større med høyere navhøyder og større rotor‑diametre, må årlige tilskudd av vindkapasitet frem til 2030 økes betydelig for å nå målene.

For å møte netto nullutslippsmålet for 2050, som forutsetter omtrent 7 400 TWh vindkraftproduksjon i 2030, må den gjennomsnittlige årlige vekstraten i produksjon øke til rundt 17 %. For å oppnå dette, må årlige kapasitetsøkninger økes fra omtrent 75 GW i 2022 til 350 GW i 2030.

Tilleggskapasiteten for vindkraft har så langt vært i stor grad begrenset til Kina, en betydelig aktør på dette feltet. Landet er for tiden ansvarlig for halvparten av de globale tilvekstene i vindkraftkapasitet i 2022.

Den Internasjonale energibyrået har også bemerket en dempet vekst i produksjon av vindkraftutstyr. For å forbedre situasjonen har byrået anbefalt en akselerasjon i tempoet. De har også observert at innovasjoner i sektoren hovedsakelig dreier seg om økt produktivitet og reduserte kostnader.

I et slikt blandet scenario kan bevegelsesfri vindenergiproduksjon tilføre drivstoff til veksten. Med sine begrensede plasskrav og lett‑vedlikeholdte egenskaper, kan den spre seg raskt over geografier hvor store landområder er en begrensning.

På den positive siden økte investeringene i vindkraft i 2022 med 20 %, etter en nedgang i 2021. Den har også blitt en del av alle store fornybare kraft‑samarbeidsprogrammer med betydelig støtte fra privat sektor.

Investeringene vunnet av Aeromine og Vortex, spesielt fra det vitenskapelige og teknologientusiastiske fellesskapet, viser at bevegelsesfri vindenergi har solide fundamenter. Mer finjustering og nødvendige kalibreringer vil gjøre den til et perfekt valg for å spre rekkevidden til ren, fornybar energi raskere.

Klikk her for listen over de mest lovende fornybare energiasjene å investere i.