Elektrownia wiatrowa w każdym domu. Zespół naukowców Politechniki Śląskiej pokazał nowoczesne urządzenie

Naukowcy Politechniki Śląskiej zdobyli w lipcu 2022 r. trzecie miejsce w finale „Programu Grantowego ING”. Zespół uczelni nagrodzono wówczas za projekt przydomowej turbiny wiatrowej. Nowatorskie, ciche i stosunkowo nieduże urządzenie z pionową osią obrotu przeznaczone jest dla odbiorców indywidualnych – gospodarstw domowych.

- Potencjalny docelowy rynek jest bardzo duży, bo w samej Polsce jest około 6 milionów budynków jednorodzinnych. Warto podkreślić, że konstrukcja turbiny wraz z magazynem energii, systemami sterującymi oraz zabezpieczeniami może pracować całkowicie niezależnie od sieci elektroenergetycznej. To daje spore szanse na zastosowanie jej na szeroką skalę. Dodatkowo turbiny te mogą być też łączone w mikro farmy wiatrowe – wyjaśniali autorzy projektu w lipcu 2022 r.

Dziś Silesian Wind Generator już powstał. Jak wyjaśnia dr hab. inż. Zbigniew Buliński, koordynator projektu, trwają rozmowy w sprawie dalszego finansowania badań, by wdrożenie innowacyjnego produktu stało się możliwe.

- Zainteresowanie jest rosnące, mam nadzieję, że uda nam się zdobyć potencjalnego inwestora i uda nam się ruszyć dalej z projektem i dotrzeć do punktu, w którym będziemy mogli zaprezentować instalację przedprodukcyjną. Stąd już krótka droga do wdrożenia i dostępności tych urządzeń na rynku – mówi koordynator projektu Silesian Wind Generator.

Dodaje, że dalszy rozwój prac nad turbiną jest uzależniony w dużym stopniu od znalezienia inwestora. Wyjaśnia, że na obecnym etapie Silesian Wind Generator jest projektem uczelnianym finansowanym ze środków, które może pozyskać Politechnika.

Jak tłumaczy zespół Silesian Wind Generator, opracowane rozwiązanie jest oparte o znane od lat turbiny wiatrowe z pionową osią obrotu typu H-Rotor oraz Savonius.

- To co jest innowacyjne w naszych prototypach to absolutne dopracowanie aerodynamiki wirników za pomocą numerycznej mechaniki płynów (CFD) zintegrowanej z autorskimi zaawansowanymi algorytmami optymalizacyjnymi oraz uczeniem maszynowym, które pozwoliły w znaczący sposób zwiększyć sprawność takich turbin, w porównaniu do istniejących rozwiązań – wyjaśniają naukowcy.

Co kluczowe, stworzona przez nich przydomowa elektrownia wiatrowa cechuje się odpowiednią wytrzymałością i bezpieczeństwem przy jednoczesnym zachowaniu niskich kosztów produkcji. Jakie one będą? Dr Buliński wyjaśnia, że na tym etapie nie sposób jednoznacznie odpowiedzieć na to pytanie.

- Koszty bardzo mocno zależą od skali, przy produkcji rzędu kilkudziesięciu sztuk te koszty będą duże. Gdy popyt będzie duży, a także gdy powstaną różne programy wsparcia, jak to ma miejsce w przypadku paneli fotowoltaicznych, to koszty będą malały – mówi dr Buliński.

Koordynator projektu dodaje, że na przestrzeni lat koszty instalacji fotowoltaicznych zmalały kilkukrotnie, być może czeka to również opracowaną turbinę. A samo urządzenie zostało zaprojektowane w taki sposób, by jak najbardziej optymalnie przetwarzać energię wiatru na energię elektryczną.

- Konstrukcja mechaniczna turbiny, dzięki zastosowaniu zaawansowanych komputerowych metod obliczeniowych, zapewnia wysoką sprawność procesu przetwarzanie energii kinetycznej wiatru na pracę mechaniczną. Przetwarzanie energii mechanicznej na elektryczną realizowane jest przez wysokosprawny wolnoobrotowy generator – tłumaczą naukowcy.

Dr hab. inż. Zbigniew Buliński dodaje, że końcowa wydajność urządzenia będzie uzależniona od jego lokalizacji oraz od rodzaju zainstalowanej turbiny. Urządzenie demonstracyjne zbudowane przez naukowców Politechniki Śląskiej ma ok. 2 metrów, a moc znamionowa turbiny wynosi w przybliżeniu 1 kW.

- Szacujemy, że w sprzyjających warunkach powinna wyprodukować mniej więcej 2 mWh energii elektrycznej. To tak, jak z panelami fotowoltaicznymi – dużo jest uzależnione od orientacji urządzenia i warunków pogodowych. Zakończyliśmy testy laboratoryjne, testy polowe jeszcze przed nami, zobaczymy jak urządzenie sprawdzi się w praktyce – wyjaśnia dr Buliński.

Ewentualna nadwyżka energii elektrycznej wyprodukowanej przez urządzenie zostanie zgromadzona w zintegrowanym zasobniku energii. Nad zarządzeniem zgromadzoną energią, a także nad pracą całego urządzenia będzie czuwać zaawansowany system sterowania.

- Oprócz samej konstrukcji, nasz zespół układów elektrycznych i sterowania zaprojektował autorski system sterowania obciążeniem turbiny w stosunku do aktualnych warunków wiatrowych, dzięki czemu turbina zawsze pracuje w optymalnym punkcie pracy – tłumaczą naukowcy.

Ponadto urządzenie mogłoby współpracować z instalacjami fotowoltaicznymi i być uzupełnieniem ich pracy.

W skład zespołu, który stworzył nowatorską turbinę wchodzą dr hab. inż. Zbigniew Buliński (koordynator projektu), dr inż. Tomasz Krysiński, dr inż. Aleksander Bodora, dr inż. Arkadiusz Domoracki, dr inż. Janusz Hetmańczyk, dr inż. Andrzej Latko, dr inż. Jarosław Michalak, dr inż. Sebastian Pawlak, mgr inż. Łukasz Marzec oraz mgr inż. Jakub Tumidajski.

- Specjaliści z zespołu SWG reprezentują trzy wydziały Politechniki Śląskiej: Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Wydział Elektryczny oraz Wydział Mechaniczny Technologiczny – informuje gliwicka uczelnia.

Aktualnych informacji na temat innowacyjnego projektu można szukać na facebookowym profilu Silesian Wind Generator.