Naukowcy z Katedry Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn oraz Elektrotechniki i Energetyki Wydziału Nauk Technicznych UWM idą z wiatrem w zawody. I co? Wyprzedzają go swymi pomysłami.

Komu w dobie drogich paliw nie marzy się tania energia, która nie tylko oświetli mieszkanie, ale je ogrzeje i zasili wszystkie domowe urządzenia?

To, co znajduje się w hali technologicznej Katedry Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn Wydziału Nauk Technicznych wskazuje, że chyba jesteśmy już blisko spełnienia tych marzeń. Nasi naukowcy: dr Krzysztof Nalepa z Katedry Elektrotechniki i Energetyki, dr Wojciech Miąskowski i dr Paweł Pietkiewicz z Katedry Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn pracują właśnie nad takim rozwiązaniem.

Dorobek zespołu w tej dziedzinie składa się z kilku urządzeń. Ich bazą jest turbina wiatrowa małej mocy - 1 kW. Taka moc może zasilić 10 żarówek 100 watowych.

- W naszym regionie wiatr rzadko wieje bardzo silnie. Dlatego staraliśmy się skonstruować taką turbinę, która może pracować już przy słabym wietrze - wyjaśnia dr Wojciech Miąskowski.

Mała turbina ma swe zalety, ale i wady: daje mało energii, ale kręci się przy słabym wietrze i wytwarza mały hałas. Może zatem stanąć przy domu we wsi albo na miejskim osiedlu. Może ich też współpracować kilka.

1 kW - to jednak nadal stanowczo za mało jak na potrzeby domu. Nasi naukowcy głowią się, więc jak z tego jednego wiatraka wycisnąć więcej energii. Nie da się? Da.

Energia elektryczna powstaje podczas obrotu wirnika generatora i zależy od jego prędkości obrotowej. Co zatem zrobić, aby wirnik obracał się szybciej? Zastosować dwa śmigła. Jedno osadzone wprost na wirniku, drugie - na stojanie generatora prądu. Gdy wieje wiatr - obracają się w przeciwnych kierunkach. W klasycznych turbinach stojan jest nieruchomą częścią generatora. W tym kortowskim obraca się w kierunku przeciwnym do ruchu wirnika. Względna prędkość wirnika i stojana jest zatem większa niż w generatorze ze stojanem nieruchomym. Zatem i moc generatora jest większa.

Dodajmy do tego jeszcze, specjalny kształt łopat w śmigłach i mechanizm ich samoregulacji względem kierunku wiatru. Taka turbina daje zatem niemal z każdego wiatru jakąś energię. Jakaś energia nie ma jednak racji bytu. Żadna firma energetyczna nie kupi jej do sieci, jeśli nie spełnia normy. Co zatem zrobić z takim prądem? Trzeba go zmagazynować i doprowadzić do takiego napięcia i natężenie, aż będzie spełniać normy, albo nadawać się do pracy. Do tego celu służy urządzenie, nad którym łamie sobie głowę reszta zespołu, którą kieruje dr Krzysztof Nalepa z Katedry Elektrotechniki i Energetyki.

Na pozór to nic nowego: zespół akumulatorów o dużej pojemności i superkondensatory. Do tego wszystkie dochodzi skomplikowany układ elektroniczny - duma dr Nalepy. Superkondesatory dzięki odpowiedniemu oprzyrządowaniu wychwytują już najmniejszy prąd, gromadzą go, a następnie przekazują w znormalizowanej postaci do akumulatorów.

Więcej energii elektrycznej z wiatru - to jeden trop. Nasi naukowcy poszli jednak jeszcze dwiema równoległymi drogami. Ten sam wiatr, który napędza turbinę prądową, napędza też w sposób mechaniczny ... sprężarkę! Sprężone powietrze z tej sprężarki może poruszać wiele domowych lub warsztatowych urządzeń. A zatem uzyskujemy dodatkową energię. Ta sprężarka już pracuje w ich hali.

Nie dość jednak na tym. Energia elektryczna nie spełniająca norm wcale nie musi być gromadzona w akumulatorach. Nasi naukowcy postanowili ją wykorzystać do produkcji ciepła. Sercem tego pomysłu jest magazyn ciepła. To jakby duży kocioł, do którego doprowadzony jest prąd z generatora . Tutaj zamieniany jest w ciepło za pomocą grzałki elektrycznej. To ciepło oddaje workom wypełnionym parafiną, która dobrze ciepło przetrzymuje. Od niej odbiera je wężownica centralnego ogrzewania i przekazuje do instalacji grzewczej w domu.

- Odnawialne źródła energii nie są w stanie zapewnić jednemu gospodarstwu domowemu energetycznej samodzielności, gdyż są niestabilne i nieopłacalne przy dzisiejszej polityce naszego państwa - twierdzą zgodnie nasi naukowcy. Dlatego muszą pracować skojarzone. A zatem dom czy całe osiedle powinno wykorzystywać jednocześnie siłę wiatru, energię słoneczną w solarach, gaz z biogazowni i ze zgazowywania biomasy oraz stosować pompy ciepła. W przyszłości - także ogniwa fotowoltaiczne, które na razie są najdroższym rozwiązaniem. Dopiero takie zespolenie, pozwoli im osiągnąć energetyczną samodzielność - dowodzą.

Nad tym wszystkim już się w Kortowie pracuje. Zagadnienia, którymi zajmują się zespół dr Nalepy, Miąskowskiego i Pietkiewicza to część wielkiego projektu „Modelowe kompleksy agroenergetyczne..." o budżecie około 40 mln zł. Jego koordynatorem jest Instytut Maszyn Przepływowych w Gdańsku, z którym WNT UWM bardzo ściśle współpracuje.

Oprócz tego zespół koordynuje pracę konsorcjum 5 ośrodków naukowych w kraju, które zajmuje się opracowaniem systemu łożyskowania opartego o łożyska foliowe. To łożyska zdolne do pracy przy 100 tys. obrotów na minutę. Jego elementy narażone na tarcie - kulki czy wałeczki wykonane są nie z metalu lecz z ... foli. Część z opracowanych przez zespół rozwiązań zostało już zgłoszonych jako patenty do Urzędu Patentowego, inne czekają na swoją kolejkę.

Lech Kryszałowicz