Szélerőmű a háztetőn Mi történik, ha a világ két, egymástól távol eső pontján két hét eltéréssel mutatnak be egy új találmányt? Előbb egy magyar, utána egy angol feltaláló lép a nyilvánosság elé. Ki nyer majd? Egyre több szélkerék forog a világban, egyre többen próbálják hasznosítani a megújuló erőforrásokat. A hagyományos, rúdra szerelt turbinák azonban zajosak, és csak lakott területtől távol, dombokon, széljárta magaslatokon hasznosíthatók. Egy magyar feltaláló, Mátraházi János azonban olyan új szélerőművet szerkesztett, amely mivel a háztetőbe szerelhető, csendes és a látványa sem feltűnő, tehát sűrűn lakott környezetben is használható. A találmányt 2009. szeptember 9-én mutatta be Budapesten a GÉNIUSZ – EURÓPA Nemzetközi Találmányi Vásáron, szabadalmaztatása még most is zajlik. Mátraházi János műve önmagában is figyelemre méltó, ám még érdekesebbé teszi a dolgot, hogy egy angol mérnök, Dean Gregory ugyanazon ötletből kiindulva igen hasonló szélkerékkel rukkolt elő két héttel később, 2009. szeptember 25-én Amszterdamban a Postcode Lottery Green Challenge 2009 nevezetű versenyen. Aranyérmet és ötszázezer eurót nyert. A verseny mottója is ez volt: „Mentsd meg a Földet, és nyerj ötszázezer eurót!” Mátraházi János találmányát éremmel és kézfogással jutalmazták. Az, hogy nálunk nem jut mellé ötszázezer euró, de még forint sem, nem a Magyar Feltalálók Egyesületének szégyene. Nem is az adófizető polgároké. Az innováció nálunk még mindig mostohagyerek. Bár a két hét eltérés mellbevágó, nem valószínű, hogy az angol mérnök magyar honlapokat olvasgatva tette volna magáévá az ötletet, már csak azért sem, mivel a magyarországi és az amszterdami pályázatok beadási határideje azonos volt. Inkább azt történhetett, hogy az eredeti gondolat tárgyiasulása két helyszínen következett be csaknem egy időben, amiben azért az a szomorú, hogy a magyar feltaláló első próbálkozása arra, hogy ötlete megvalósításához partnert keressen, egy évvel korábban történt. Vagyis egy nyitottabb és érdeklődőbb közegben egy évvel megelőzhette volna angol riválisát. Mindkét szélenergia-hasznosító eszköz azt a fizikai jelenséget használja ki, hogy a tetőgerinc felé haladva felgyorsul a légáramlat, ez megpörgeti az odatelepített lapátokat, amelyek mozgása elektromos árammá alakul. A világ energiafelhasználásának 41 százalékát az épületek energiaellátására fordítják. Egy átlagos családi ház éves villamosenergia-felhasználása 14 ezer kilowattóra. Mivel hazánkban az átlagos szélsebesség csak 4-5 méter másodpercenként és a szeles napok száma nem több évi 70-80 napnál, ebből a forrásból egy egykilowattos névleges teljesítményű szélturbina évente 1500-2000 kilowattóra villamos energiát lenne képes termelni, vagyis egy tíz kilowatt teljesítményű szélturbina már képes előállítani egy ház éves enegiaszükségletét. Mátraházi János a Demokratának elmondta, szellemi terméke iránt sokan érdeklődtek lehetséges vevőként, de még közös külföldi szabadalmaztatásra sem akadt vállalkozó, nemhogy olyan, aki komoly gyártási, fejlesztési lehetőséget ajánlott volna. Úgy látszik, klímakonferencia, gazdasági válság, kimerülő hagyományos energiaforrások ide vagy oda, még várnunk kell a gazdasági rendszerváltozásra. Dean Gregory csapatmunkával érte el a sikert, egyik vezetője a Power Collective vállalatnak, amely a megújuló energiaforrásokra épít. Mátraházi János szálegyedül járja útját. Pedig szívesen társulna másokkal. A magyar feltaláló úgy véli, hogy egy találmány haszna a belőle fakadó áruk értékében mutatkozik meg, ám ezek létrehozása már komoly közösségi munkát igényel. A csapat összehozásához a feltaláló kevés, mert nem biztos, hogy van hozzá tehetsége, jogi, kereskedelmi és igazgatási ismerete. Egy okos találmány megvalósulásra vár. Babicz Beáta Egy új típusú városi szélturbina 2009. szeptember 9.-15. között megrendezett Géniusz-Európa Nemzetközi Találmányi Vásáron bemutatott Házi szélenergiahasznosító című találmány az úgynevezett városi szélturbinák választékát növeli. E gépek fő részei funkciójuk szerint jól elkülönülnek egymástól. A mechanikus részek a szél energiáját forgó mozgássá, a generátor, vagy generátorok a forgó mozgást elektromos árammá, a szabályozó és vezérlő elektronikák pedig a termelt áramot a felhasználás céljainak megfelelően alakítják át. E cikk célja az új típusú gép szerkezetének és lehetséges felhasználási módjainak ismertetése. Ennek ismerete elősegítheti a kapcsolódó villamos egységek tervezési problémáira való felkészülést… A VÁROSI SZÉLTURBINÁKKAL SZEMBENI ELVÁRÁSOK Ahhoz, hogy egy szélturbina lakott környezetben működhessen, sokféle követelménynek kell, hogy megfeleljen. Először is ne keltsen a működtető szélnél számottevően nagyobb zajt. A zaj nemcsak a hangnyomás nagyságával arányosan zavaró, az alacsony zajszintű, monoton zaj is kellemetlen lehet. A zavaró hatást és annak kiterjedését a zaj frekvenciája is nagyban befolyásolja. A másik fontos szempont a látvány. Egy sűrűn lakott településen sokan akadnak, akikben egy szokatlan műtárgy látványa ellenszenvet kelt, és mindent megtesznek egy ilyen fejlesztés megakadályozásáért. Sokan a madarakat féltik a szabadon forgó szerkezettől. Félnek a rezgések átterjedésétől, az árnyékvetéstől és még számos valós, de elhárítható, és mondvacsinált érvvel lehet találkozni a szélturbinákkal kapcsolatban. VÁROSI SZÉLTURBINA TÍPUSOK A teljesség igénye nélkül a következő elterjedtebb típusok ismerhetők meg. Szárnylapátos szélturbinák A nagy teljesítményű szélturbinák kis méretű változatai. Többnyire önmaguktól szélirányba állnak. Általános a három szárnylapátos kialakítás, de az Egyesült Államokban a soklapátos típusok is elterjedtek. A szárnyak végén a kerületi sebesség többszöröse a szélsebességnek, ami zajt gerjeszt, ezért csak kis teljesítményű gyártmányok telepíthetők házakra. Függőleges tengelyű szélturbinák A legtöbb kísérlet a H-rotor, Savonius, Darieus, spirál kerekes típusok és ezek kombinációjával folyik. Ezekről bőséges információ szerezhető az internetről. Lényegük, hogy bármilyen irányból fújhat rájuk a szél, legnagyobb kerületi sebességük mindig kisebb a szélsebességnél, de mindegyik valamilyen látványt jelent. A HÁZI SZÉLENERGIA HASZNOSÍTÓ MŰKÖDÉSI ELVE, SZERKEZETE A szerkezet többnyire házak tetőterébe, vagy a tetőgerincre, esetleg kiegészítőkkel lapos tetőre, vagy oszlopra telepíthető, keresztáramú járókerékkel rendelkező szélturbina. Működésének lényege, hogy egy az áramlás irányára közel merőlegesen fekvő, ferdén elhelyezett akadály egyik oldalán túlnyomás, a másik oldalán depresszió alakul ki, és ennek hatására az áramlás sebessége megnövekszik. Nyeregtetős házaknál a tetőgerincen átbukó szél sebessége közel kétszerese a tetőt elérő szél sebességének. Mivel a szélből kivehető teljesítmény a sebesség köbével arányos, a kétszeres sebességű szélből nyolcszoros teljesítmény vehető ki. A teljesítmény képlete: P= 0,5 . η . ρ . A . v3(kW) ahol: η - a hatásfok, az elméleti maximuma 0,59 ρ - a levegő sűrűsége 1,2 kg/m3 A – a szélcsatorna keresztmetszete a járókerék előtt (m2) v – a szélsebesség a járókerék előtt (m/s) 1.ábra A szerkezet működésének alapja az, hogy a felgyorsult, nagyobb sebességű szélből már kisebb méretű járókerékkel is számottevő villamos energia termelhető. A szerkezet első fő része a szélcsatorna, amely állhat három szakaszból. Az első a szelet befogó és a járókerékre rávezető szakasz, a második a járókereket, annak csapágyazását és közvetlen hajtásnál a generátor rögzítését is tartalmazó rész, a harmadik pedig a munkát végzett szél kivezetésére szolgál. A második fő rész a járókerék. Ez a Bánki-féle vízturbina járókerekének levegőre méretezett változata. Nem is lehet más, hiszen a feladatok hasonlók, míg a Bánki-féle vízturbina a kis esésű, de nagy vízhozamú vízfolyások energiáját hasznosította, a házi szélenergia-hasznosító a nyeregtető két oldala közötti kis nyomáskülönbséget és a szél nagy térfogatáramát használja energiatermelésre [1]. A harmadik fő rész a generátor, amely közvetlenül kapcsolódhat a járókerék tengelyéhez, vagy fogaskerék, fogasszíj áttétel lehet közöttük. Elhelyezésük szerint a szerkezet lehet tetőtérbe beépített, nyeregtetőre telepített, tetőgerinc helyére épített és acélszerkezeti állványra szerelve roof top kivitelű. A többféle elhelyezési lehetőség miatt a járókereket, generátort, tengelyeket és a csapágyakat célszerű egy univerzális blokkba szerelni míg a bevezető, valamint a kilépő szélcsatornákat az elhelyezési mód, és a helyszíni méretek szerint lehet kialakítani. Igény és a tetőgerinc hossza szerint több blokk is egymás mellé helyezhető. Egy blokkra két generátor is felszerelhető, melyek közül az egyik az átlagos és az az alatti sebességű szeleket, míg a másik a viharos erejű szelek energiáját hasznosítja. Ennek gazdaságosságát elsősorban a helyi éves szélviszonyok döntik el. A 2.-4. ábrák a felszerelési lehetőségeket mutatják nyeregtetőre. A 2. és a 4. ábra szerinti kialakítás új építésű tetőkre javasolható. 2.ábra 3.ábra 4.ábra A FELHASZNÁLÁS MÓDJAI A szélturbinákból nyert teljesítmény felhasználására kialakult eljárások vannak, amiket részletesen tárgyal a vonatkozó szakirodalom [2], [3]. A legősibb felhasználás az egy fajta technológiára való hasznosítás, mint például a vízszivattyúzás, vagy a gabonaőrlés. A villamos energiát termelő szélgenerátorok kétféle üzemmódban használatosak. Helyi energiaellátást biztosítanak szigetüzemben, vagy hálózatra táplálnak. Mindkét üzemmód egy rendszerben is megvalósítható. Szigetüzemnél szükség van energiatárolásra is, amit rendszerint akkumulátorral oldanak meg, de más módszerek is lehetségesek. Hálózati rendszereknél a szélenergia-hányad növeléséhez elengedhetetlen a tároló kapacitások és szabályozási módszerek fejlesztése. A világ energiafelhasználásának legnagyobb része (41%) az épületek energiaellátására fordítódik. Egy átlagos családi ház éves villamosenergia-felhasználása kb.4000 kWh, a fűtési, főzési és melegvíz-ellátási hőigénye kb. 10000 kWh, ez összesen 14000 kWh energiafogyasztás évente. Célkitűzés, hogy olyan házak épüljenek (aktív házak), amelyek környezeti energiából megtermelik saját fogyasztásukat. Ez a cél napelemek, napkollektorok, szélturbinák és hőszivattyúk rendszerbe állításával már most is megoldható. Magyarország szélenergiával szerény mértékben rendelkezik. Az átlagos szélsebesség csak 4-5 m/s, és a szeles napok száma sem több 70-80 napnál évente. De ebből a szerény forrásból is egy 1 kW névleges teljesítményű szélturbina évente 1500-2000 kWh villamos energiát termel. A házi szélenergia-hasznosítóval ennyi energia egy 1,5-2 m-es tetőgerinc szakaszon megtermelhető. A többféle energiaforrást hasznosító kombinált rendszerek együttműködésének, villamos berendezéseinek megtervezése érdekes feladat lesz villamosmérnökök számára is. Lakókörnyezetben használható szélturbinák kifejlesztésével világszerte sokan foglalkoznak, és sok fajtával folynak jelenleg kísérletek. Ebben a versenyben a győztes típus az lehet, amelyik a legkisebb környezeti ártalom mellett a legolcsóbban termel villamos energiát. A háztetőkön felgyorsuló szél eddig csak károkat okozott az épületekben. A bemutatott szerkezettel ez az energia hasznossá tehető. ÖSSZEFOGLALÁS Fentiekben bemutattunk egy új típusú városi szélturbinát,ami remélhetőleg nem egy lesz a sokfajta típus közül, hanem elterjedtté teszi a szélenergia lakott környezetben való hasznosítását. A teljesség igénye nélkül ismertettük a városi szélturbinákkal szembeni elvárásokat, és a létező típusokat. Megismertettük az olvasóval a házi szélenergia-hasznosító működési elvét, szerkezetét és telepítési módozatait. Végezetül az üzemeltetési és hasznosítási változatokra, és azok előnyeire hívtuk fel a figyelmet. Irodalomjegyzék [1] Füzy Olivér: Áramlástechnikai Gépek 361. oldal, Tankönyvkiadó 1974. [2] Dr. Sembery Péter, Dr. Tóth László: Hagyományos és megújuló energiák, Szaktudás Kiadó [3] Ferenczi Ödön: Áramtermelés nap és szélenergiából, Cser Kiadó 2009. Mátraházi János okl. gépészmérnök épületgépészeti projektvezető Tető szélturbina A tető szélturbinát a nyeregtető gerincéhez közel, a felgyorsult szél útjába kell felszerelni: A szerkezet gyorsan, egyszerűen felszerelhető: Lapos tető széléhez közel is felszerelhető: A járókerék mérete átm.630 x 1250mm, névleges teljesítmény 0,5 kW, 10m/s szélsebességnél. Több blokk egymás mellé helyezve összeköthető 2 kW-ig. Átlagos magyarországi szélviszonyok mellett ( 4-5 m/s szélsebesség, évi 70-80 szeles nap) egy 1 kW-os egység megtermelheti egy átlagos család éves villanyáram fogyasztását. Generátor nélkül is forgalomba fogjuk hozni, 11-től 1000-ig a gyártási számok előjegyezhetők. A készülék árkalkulációja az előjegyzések számának függvényében már ez év végén megtörténik. A forgalomba hozatal várható időpontja 2011. II. negyed év. Feltaláló: Mátraházi János Helyszíni felmérés, szerelés tervezése és kivitelezése: Ingatlaninvest Iroda:+36 20-935-0392 Aktuális információk: ingatlaninvest A találmány szabadalmi eljárás alatt áll. Gyártása, a feltaláló engedélye nélkül, szabadalmi pert von maga után! 2011. augusztus 16-án sor került végre a Budapesti Műszaki Egyetemen a gerinc-generátor teljesítményének mérésére. A mérések teljes mértékben igazolták az elméletben kiszámolt várható teljesítményt. Labor körülmények között 80 km/h maximum szélsebesség mérésére volt lehetőség. A forgó járókerék csendes, zajtalanul működött, maximális terhelés mellett sem tudott túlpörögni! A kinyerhető teljesítmény modulonként 400-480W. A mérési adatok egyértelműen bizonyították, hogy e városi szélturbina a Magyarországra jellemző viszonylagos kis szélsebességnél is igen jó teljesítményt ad le. Gerinc-generátor mérési eredményei A készülék legnagyobb előnyei a konkurensekkel szemben: a készülék nem építési engedély köteles csendes és nincsen túlpörgés nincsen árnyék-hatás lakóházi és társasházas, valamint lakótelepi környezetben egyaránt alkalmazható opcionálisan választható teljesítmény: 500W-1kW-2,5kW-3,5kW-5kW modul-rendszerű, tetszőlegesen bővíthető tetőre helyezhető, oszlopra nincs szükség Magyarországra jellemző kis szeleket (is) hasznosítja éves szinten megtermeli a családi ház éves áram igényét sziget-üzem és visszatáplálós rendszerben egyaránt használható szándékaink szerint a legolcsóbb szélenergia hasznosító készülék lesz célunk az 5 éves megtérülés Jelenleg a készülék alkatrészeinek gyártására keresünk beszállítókat, ezt követően fogunk pontos árkalkulációt készíteni a különböző típusokra. A várható termék paletta a következő: külön járókerék 500 W teljesítményű generátor – egy járókerékkel ( alap modul) 1 kW teljesítményű generátor – két járókerékkel 2,5 kW teljesítményű generátor – négy járókerékkel 3,5 kW teljesítményű generátor – hat járókerékkel 5 kW teljesítményű generátor – tíz járókerékkel lehetőség van kizárólag generátor rendelésére is. A beszállítói oldal kiválasztása után a gyártás és az engedélyezés folyamata következik. Október elején a prototípus kihelyezésre kerül Siófokon, ahol éles üzemben mérjük az általa termelt energiát és természetesen lehetőséget adunk minden érdeklődőnek a személyes megtekintésre. (Előzetes telefonos egyeztetést követően!) A siófoki teszt-mérés eredményeit a web-lapon megosztjuk Önökkel. Kérünk minden komoly érdeklődőt, vételi szándékát jelezze felénk, ezzel is segítve minket abban, hogy egy mindenki számára elérhető, olcsó gyártmányt tudjunk a piacon megjelentetni! A helyszínek felmérése, a szélmérések és előkalkulációk megkezdődtek. Aktuális információk, kapcsolatfelvétel: ingatlaninvest A találmány szabadalmi eljárás alatt áll. Gyártása, a feltaláló engedélye nélkül, szabadalmi pert von maga után! Forrás: ingatlaninvest/ujtalalmany
Posted on: Thu, 22 Aug 2013 10:11:35 +0000