Ingen rotation, bara vinst: Rörelselös vindenergi utmanar konventionerna

Tänk på vind, och du tänker på rörelse, eller hur? Men vad om vi kunde få energi från vinden utan de vanliga roterande bladen vi är vana vid att se? 

Det är vad som händer med några av de senaste vindenergiteknologierna. De förändrar våra gamla idéer om hur vindkraft fungerar, genom att fånga vindens energi på nya sätt som inte alltid kräver rörelse.

När vi omfamnar dessa innovationer är det också viktigt att förstå begränsningarna med traditionella metoder. Medan vindkraftverk producerar ren, förnybar energi, är de inte utan nackdelar. Till exempel är vindkraftproduktion via turbiner inte ett ekonomiskt förnuftigt val för att producera energi på platser som inte är tillräckligt blåsiga. 

Och eftersom vindkraftverk ofta installeras på avlägsna platser kan det vara ett problem att bygga infrastrukturen, särskilt att skapa transmissionsledningar för att transportera elektricitet från vindparker till hushåll i urbana områden. 

Dessutom är stora turbiner kända för att producera buller och störa den visuella estetiken i ett område. Dessutom kan dessa installationer påverka det lokala djurlivet. 

Alla dessa svårigheter kan nu lösas utan att avvika från kärnkonceptet, som är att använda vind för ren kraftgenerering. Svaret ligger i de rörelselösa vindkraftverken, eftersom de kan utnyttja energin utan att skapa ljud eller andra problem som följer med den. 

Klicka här för listan över de mest lovande vindenergiernas aktier.

Rörelselös vindenergi-generering

Att generera rörelselös vind handlar om att ta bort beroendet av ett centraliserat, resurskrävande nät och förlita sig på en kombination av distribuerade energiresurser (DER) som kan placeras på tak på bostäder och kommersiella byggnader.  Medan dessa energiresurser använder både sol och vindkraft, har vinden fördelen att den är tillgänglig dygnet runt, till skillnad från solstrålar. 

Under tiden fångar en rörelselös vindgenerator vindkraft genom att använda vertikalt monterade luftprofiler eller vingar istället för stora turbinkomponenter. När vinden passerar vingarna skapas ett lågtrycksområde mellan dem. Detta låga tryck skapar ett sug, och ett speciellt format torn mellan luftprofilerna matar detta sug. Denna ström passerar en liten turbin placerad vid enhetens bas och genererar elektricitet när den roterar, utan att involvera stora roterande eller rörliga delar. 

Det finns många fördelar med denna process. Den minskar bullerföroreningar, hjälper till att skydda djurlivet, använder utrymmet effektivt och kräver lågt underhåll. 

Även om historien om traditionell vindkraft, som vi känner den idag, sträcker sig över många år, tillför rörelselös vindenergi betydande värde till våra hållbarhetsinsatser. Och även om den är ny, tar det inte bort de löften och den potential den redan har visat.

Enligt Architecture 2030 kommer 50 % av de globala koldioxidutsläppen från byggnader och den byggda miljön. Av detta kommer 27 % från byggnadsdrift, medan 20 % kommer från byggmaterial, konstruktion och annan användning inom byggbranschen. Därför är det avgörande att vi använder byggnadens energilösningar mer effektivt, och rörelselös vindgenerering är ett steg i den riktningen. 

Många kommersiella företag har tagit på sig uppgiften att göra rörelselös vind till något genomförbart. Vi kommer att diskutera dessa företag och titta på den teknik de använder i sina lösningar. 

Företag med transformerande lösningar inom rörelselös vindgenerering

1. Vortex Bladeless

Vortex beskriver sin vindkraftslösning med flera adjektiv. Kraften är bladlös, säkrare, tystare och grönare. 

Sammanfattningsvis är Vortex Bladeless vision att erbjuda ett nytt vindalternativ från konsumentnivå stora vindparker. För att uppnå sin vision förlitar sig företaget på annan fysik än vanlig vindkraft. Resultatet är unikt och fullt av möjligheter. 

Rörelselös vindgenereringsteknik: Vortex Bladeless-metoden

Vortex-enheten liknar ett cylindriskt torn. Om vi börjar från botten är den nedersta delen fast och kallas basen. Delen ovanför basen är kärnan, som innehåller en kolstav inuti. Ovanför kärnan finns alternatorns avstämningssystem. Ovanför allt detta finns den cylindriska masten som oscillerar fritt vinkelrätt mot vindriktningen. 

När vinden passerar runt dessa cylindriska strukturer skapas tryckvortexar. Frekvensen av dessa vortexar beror på vindhastigheten. När strukturerna har en liknande naturlig resonansfrekvens börjar de oscillera och fånga vindenergin. 

Efter att ha fångat energin följer konverteringsfasen. För konvertering använder Vortex Bladeless tekniken från en traditionell alternator, där enheten upplever en interaktion mellan spolar och magnetfält. 

Elektricitet genereras genom elektromagnetisk induktion. Magnetarna fungerar också som ett avstämningssystem där mastens elasticitetskonstant modifieras, vilket breddar vindhastighetsintervallet där oscillationer sker. 

Även om Vortex teknik fortfarande är under utveckling, kommer den när den blir en fullt utvecklad verklighet att ha flera fördelar jämfört med en vanlig turbin av samma storlek. Vortex bladlös kommer att vara kugglös och oljefri, kräva ingen bromsning och vara enklare att tillverka. Den kommer alltid att vara orienterad på en liknande grund. Den kommer att kräva mindre utrymme och ha en längre livslängd.

Vortex Bladeless: En kort profil

Grundat av David Suriol och Raul Martin Yunta, är Vortex Bladeless baserat i Madrid, Spanien. Det är ett tidigt startup-företag. Enligt offentligt tillgängliga data har företaget samlat in US$120,000 i förseedfinansiering från Techstars år 2021. 

För dem som inte är bekanta med Techstar, positionerar den sig som den mest aktiva förseedinvesteringsfirman globalt, med en portföljvärde på US$105 miljarder för acceleratorer genom tiderna. 

2. Aeromine: Wind-Energy System Without the Blades

Ett annat företag som har transformerande bladlösa vindenergilösningar att erbjuda är Aeromine Technologies. Dessa bladlösa system installeras på kommersiella fastigheters tak för att hämta förnybar energi på plats. 

Aeromine utnyttjar aerodynamikens principer. Det använder byggnadsintegrerade luftprofilbaserade vindgeneratorer med noll rörliga delar. När vinden passerar genom dessa luftprofiler skapas ett lågtrycksområde mellan dem. 

Den ihåliga centralkroppen i strukturen leder trycket ner till fördelningsröret och den interna propellern. I den nedersta delen av strukturen drar lågtrycket luft genom intaget för att flöda förbi propellern och generera kraft innan luftstrålen lämnar centralkroppen och blandas med den fria vinden. 

Aeromines princip bygger på att inte använda externa delar och bli av med vibrationer. Istället använder den luftprofilerna för att fånga och förstärka ett byggnads- eller kommersiellt strukturs luftflöde. Lösningen ligger före solenergi genom att kräva en tiondel av den takyta som solpaneler använder. 

Aeromine-lösningen är tyst och stationär. Den kan generera energi när som helst under alla väderförhållanden. Systemet är en typisk kombination av 20–40 enheter på en byggnads kant, där kombinationen vänder mot den dominerande vindriktningen. 

Enligt företaget är deras system nästan 50 % mer produktivt än andra förnybara energialternativ. Om det kombineras med solenergilösningar på taket kan det bladlösa vindenergisystemet helt tillgodose en byggnads energibehov på plats. 

Aeromine Technologies: En kort profil

Grundat 2020 av Martin Manniche, Aeromine Technologies har sitt huvudkontor i Greater Houston Area, USA. Den 31 oktober 2023 fick företaget ett bidrag på US$1,1 miljon från den danska energimyndigheten. 

I januari 2023 gjorde AEC Angels en stödjande investering i Aeromine Technologies. Den första investeringen i Aeromine Technologies kom från Mass Challenge som icke-aktiebaserat stöd.

Varför rörelselös vindgenerering ses som en trovärdig lösning för framtiden?

Den högsta bekräftelsen av rörelselös eller bladlös vindenergi som en väg att skapa ren, förnybar energi kommer från dess investerare. 

Aeromines innovativa takvindenergisystem som omvandlar en byggnads vindflöde till förnybar energi fick ett bidrag på US$1,1 miljon från den danska energimyndigheten, som vi såg. Bidraget beviljades efter att ha kontrollerat lösningens livskraft över nio parametrar, inklusive dess kommersialiseringspotential och förmåga att uppfylla klimatpolicymål. 

Det finns dock mycket kvar att göra för att göra den idiotsäker. Danmarks Tekniska Universitet (DTU) kommer att samarbeta med Aeromine för att genomföra prestandatester av tekniken på en rad byggnadstyper och varierande vindförhållanden. 

Enligt professor Christian Bak, chef för avdelningen för luftprofil- och rotorutformning vid Danmarks Tekniska Universitet, kommer universitetet att undersöka flödesmodellering för olika byggnadstyper och mäta lösningens prestanda “för att utveckla förbättrade algoritmer för att uppskatta energiproduktionen och den optimala takplaceringen.” Detta kommer att leda till ytterligare finjustering och mer effektiv tillämpning av systemet. 

Eftersom lösningen kan installeras på taket av lägenheter, kontor, lager, hamnterminaler, sjukhus, köpcentrum och liknande byggnader med platt tak, kommer kunskap om placeringsoptimering att leda till ökad anpassningsförmåga.

Aeromine medger att det redan finns en betydande efterfrågan på deras lösningar på marknaden. Faktum är att enligt Aeromines medgrundare Martin Manniche får de redan ett “stort intresse för teknologin och ökar produktionen för att möta efterfrågan.” 

Manniche tror också att deras lösning kommer att göra vindenergi till ett ‘utmärkt alternativ för lokala företag’, vilket hittills inte har varit fallet.  

Liknande fördelar och mer kan också hittas för Vortex Bladeless lösningar. Till exempel är deras lösning för rörelselös vindgenerering billigare i tillverkning och underhåll. 

För dem som tvivlar på designens effektivitet hos Vortex hävdar tillverkarna att deras Vortex Mini – den 13‑meter (42 fot) långa, 4 kW-modellen – kan fånga upp till 40 % av vindens kraft under ideala förhållanden. 

Även om den är 30 % mindre effektiv än konventionella vindkraftverk, kan man kompensera för detta genom att placera dubbelt så många Vortex‑turbiner i samma utrymme som en propellerturbin.

Uppnå rena energimål

Att nå målen för netto nollutsläpp till 2050 skulle i stor utsträckning bero på en framgångsrik utnyttjande av vind- och solkraft. 

När det gäller vindenergi har turbinerna blivit större med högre navhöjder och större rotor diametrar, men de årliga tilläggen av vindkapacitet fram till 2030 måste öka avsevärt för att nå målen. 

För att möta netto nollutsläpp-målet för 2050, som förutsätter cirka 7 400 TWh vindelproduktion år 2030, måste den genomsnittliga årliga tillväxttakten för produktion öka till omkring 17 %. För att uppnå detta krävs en ökning av de årliga kapacitetstilläggen från cirka 75 GW år 2022 till 350 GW år 2030.

Tillägg av vindkraftskapacitet har hittills i stor utsträckning begränsats till Kina, en betydande aktör inom detta område. Landet står för närvarande för hälften av de globala tilläggen av vindkraftskapacitet år 2022. 

Internationella energibyrån (International Energy Agency) har också noterat hämnad tillväxt i tillverkning av vindkraftutrustning. För att förbättra situationen har byrån rekommenderat en acceleration av takten. Den har också observerat att innovationerna i sektorn främst kretsar kring ökad produktivitet och sänkta kostnader. 

I ett sådant blandat scenario kan rörelselös vindenergi ge en skjuts åt tillväxten. Med sina begränsade utrymmeskrav och lättunderhållna egenskaper kan den spridas snabbt över geografier där stora markytor är en begränsning. 

På den positiva sidan såg investeringar i vindkraft en ökning på 20 % år 2022, vilket återhämtade sig från en avmattning år 2021. Den har också blivit en del av alla större samarbetsprogram för förnybar energi med betydande stöd från den privata sektorn. 

De investeringar som Aeromine och Vortex har vunnit, särskilt från det vetenskapliga och teknikentusiastiska samfundet, visar att rörelselös vindenergi har en solid grund. Ytterligare finjustering och nödvändiga kalibreringar skulle göra den till ett perfekt val för att snabbare sprida räckvidden för ren, förnybar energi.

Klicka här för listan över de mest lovande förnybara energiernas aktier att investera i.