Atrakcyjny system rozliczania energii w systemie opustów oraz perspektywa wysokich oszczędności i krótkiego okresu zwrotu inwestycji sprawiły, że sektor OZE został zdominowany przez mikroinstalacje fotowoltaiczne (<50 kWp). Według danych Agencji Rynku Energii na koniec lutego 2021 r. w Polsce funkcjonowało ponad 484 tys. prosumentów produkujących energię w mikroinstalacjach PV. Zupełnie inaczej wygląda sytuacja mikroinstalacji wiatrowych, których na koniec 2019 roku pracowało zaledwie 73 (łączna moc: 0,384 MW).
Cechą charakterystyczną polskiego sektora PV jest wysoki udział mikroinstalacji w łącznej mocy zainstalowanej - wynosi on około 80%. Rząd stawia na rozwój małoskalowych, rozproszonych źródeł OZE i dostrzega również wysoki potencjał mikrogeneracji wiatrowej. Świadczy o tym konkurs “Wielkie Wyzwanie: Energia” organizowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju (NCBR). W konkursie NCBR na najlepszy prototyp “przydomowej elektrowni wiatrowej” bierze udział ponad 130 zespołów. Zwycięzca otrzyma nagrodę w wysokości 1 mln PLN. W gronie 84 drużyn, które walczą o awans do półfinału jest Studenckie Koło Naukowe Eko-Energia z Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie.
Na świecie stosuje się systemy wspomagania turbin wiatrowych oparte o dyfuzory. Są to urządzenia stacjonarne, o stożkowej konstrukcji, które umieszczone za turbiną, prowadzą do zwiększenia prędkości na wirniku turbiny. Propozycją studentów z Krakowa jest Turbina wiatrowa z dyfuzorem o zmiennej średnicy. Zastosowanie dyfuzora do turbin wiatrowych jest rozwiązaniem znanym i wykorzystywanym. Projekt Eko-Energii wyróżnia się tym, że dyfuzor, a dokładniej jego wylot jest wyposażony w mechanizm pozwalający na adaptację średnicy do chwilowych warunków wiatru.
Zastosowanie mechanizmu zmieniającego średnicę dyfuzora turbiny wiatrowej to pionierskie rozwiązanie, z którym nie spotkaliśmy się dotychczas w literaturze. Na podstawie symulacji i testów przeprowadzonych na naszym prototypie widzimy potencjał tej koncepcji. Obecnie trwa proces patentowania naszego wynalazku - wyjaśnia Tomasz Gawlas - projektant turbiny.
Jakie są korzyści zastosowania dyfuzora? Dzięki dyfuzorowi turbina może pracować również przy niższych prędkościach wiatru. Wynika to z efektu spiętrzenia wiatru. Przy zmiennej prędkości wiatru, geometria dyfuzora dopasowuje się do przepływu, zwalniając lub przyspieszając strugę wiatru w obrębie zwężenia. Pozwala to na maksymalne wykorzystanie turbiny, niemal w każdych warunkach.
Większa prędkość wiatru w obrębie zwężenia, w którym znajduje się wirnik turbiny zwiększa uzysk energii elektrycznej. Przeprowadzone analizy wskazują na możliwość wzrostu generacji energii w zakresie nawet do 60% w skali roku. Wierzymy, że wykorzystanie dyfuzora o zmiennej średnicy wyróżnia naszą konstrukcje na tle innych projektów przydomowych instalacji wiatrowych - komentuje Maciej Żołądek - opiekun Koła Eko-Energia.
Dyfuzor o zmiennej średnicy umożliwia sterowanie przepływem powietrza wewnątrz jego geometrii. Turbina opracowana przez studentów z Krakowa działa w swoim punkcie pracy dla znacznie szerszego zakresu prędkości wiatru poza geometrią dyfuzora. Zatem, rozwiązanie to stanowi odpowiedź na nierównomierną pracę stosowanych dotąd turbin wiatrowych, które pracują tylko w swoim projektowym zakresie prędkości. Projekt turbiny SKN Eko-Energia został doceniony w Konkursie Konstrukcji Studenckich (KOKOS) w kategorii Ecology. Turbina zaprezentowana przez studentów z AGH w konkursie zajęła 2 miejsce.
Praca nad projektem wymaga ciągłego udoskonalania i konstruowania wielu prototypów, których budowa pochłania znaczne środki. W tym roku otrzymaliśmy dofinansowanie na rozwój naszej konstrukcji z tytułu Grantu Strategicznego Rektora AGH. Możemy liczyć również na wsparcie firm zainteresowanych wdrożeniem naszej technologii na rynek - informuje Marcelina Wiśniewska - wiceprzewodnicząca i koordynator ds. marketingu Koła Eko-Energia.
Projekt ma szansę przyczynić się do rozwoju i upowszechnienia mikroturbin wiatrowych. Mikroinstalacje w Polsce to głównie instalacje PV, a mikroturbiny wiatrowe w dalszym ciągu nie są na tyle konkurencyjne, żeby im zagrozić. Jednakże wykorzystanie energii z wiatru na potrzeby gospodarstw domowych cieszy się rosnącym zainteresowaniem, co może przełożyć się na popularyzację takich instalacji. Studenci z AGH na ten moment skupiają się na zastosowaniu ich rozwiązania w przydomowych elektrowniach wiatrowych, ale w przyszłości rozważają przystosowanie technologii do siłowni dużych mocy.
Koło Eko-Energia przyciąga studentów z całej Uczelni. Eko-Energia funkcjonuje od kilkunastu lat i posiada w swoim portfolio niemalże 30 zrealizowanych projektów. Organizacja działa na Wydziale Energetyki i Paliw, z którego wywodzi się aż 6 z 11 projektów wyróżnionych jako Granty Strategiczne Rektora AGH w 2021 roku.
---
Źródło: Informacja prasowa SKN Eko-Energia
Zdjęcie: KSAF AGH
