Energetické využití mikrotornád

Tornáda jsou spojována s destrukcí. Jak se ale zdá, jejich energie by se za určitých okolností mohla využít k výrobě elektřiny. Umožnit to má sluneční vířivý systém (Solar Vortex System), jehož autory jsou Mark Simpson a Ari Glezer z George Institute of Technology v Atlantě. Tento systém spoléhá na teplotní rozdíly mezi horkým vzduchem při zemi a chladnějším vzduchem jen několik metrů nad ní.

Princip

Když horký vzduch stoupá vzhůru a studený vzduch klesá, vznikají mezi nimi konvekční proudy způsobující víření vzduchu. To uvádí lopatky systému Solar Vortex do otáčivého pohybu, který pohání turbínu umístěnou uprostřed zařízení. K uvedení systému do provozu není třeba žádné energie – samovolný start umožňuje umístění lopatek. Když horký vzduch stoupá vzhůru, stále více ho přibývá a tak se „umělé tornádo“ zesiluje. Náklady na výstavbu a údržbu zařízení jsou ve srovnání s konvenční větrnou jednotkou nižší, protože Solar Vortex System nepotřebuje turbínu ani vysoký stožár. Protože se teploty při zemi mění během dne pomalu, je výroba elektřiny stálejší a zůstává několik hodin stabilní i po západu slunce, kdy je poptávka vysoká. 

Historie vynálezu

Glezer přišel na tuto myšlenku po svém pobytu v Arizoně. Získal zkušenosti s přirozenými vířivými proudy vzduchu, tzv. prachovými čertíky (dust devils), a s jejich kinetickou energií. Simpson nejprve zkoušel malou jednometrovou verzi zařízení s turbínou, které vyrábělo několik wattů elektřiny s využitím sluncem ohřívané kovové desky. Zjistil, že s růstem průměru turbíny lze výkon zařízení rychle zvyšovat. Simpson vypočítal, že turbína o průměru 10 m by mohla mít výkon 50 kW. 

Autoři uvádějí, že série vortexových turbín by mohla zajistit výkon až 16 MW na čtvereční kilometr. Není to tak špatné ve srovnání s tím, že větrné turbíny poskytují na čtvereční kilometr 3 – 6 MW.

Elektřina vyrobená v zařízení Solar Vortex má být o 20 % levnější než elektřina z větrných elektráren a ve srovnání s energií sluneční až o 65 % levnější.

Podpora vlády

Americká vláda podporuje tento projekt v rámci činnosti výzkumné organizace The Advanced Research Projects Agency – Energy (ARPA-E), která bude financovat některé větší akce. Simpson a Glezer plánují postavit ve spolupráci s ARPA-E do dvou let funkční model o výkonu 50 kW. O projekt se zajímá i ministr energetiky, který by uvítal výstavbu malých zařízení a v případě úspěchu pak přesvědčoval obyvatele o výhodnosti jejich pořizování. 

Podle: Hal Hodson: Reap the whirlwind. New Scientist, 2013, č. 2907, s. 23