Nors dažniausiai off-grid idėjose saulės elektrinės yra pagrindinis energijos šaltinis, patikimai visus metus šios elektrinės dirbti gali ten, kur šilta, kur saulė šviečia bent 300 dienų per metus. Europoje tai – pietų Italija ir Prancūzija, Graikija, Ispanija. Tačiau Šiaurės Europoje saulės elektrinės didžiąją dalį elektros energijos gamina vasarą ir jos perteklių atiduoda elektros tinklams. Vėlyvą rudenį, žiemą elektros tinklų pasaugotą elektros energiją galima susigrąžinti, bet tai jau nėra tikrasis off-grid, nes negalima būti visiškai atsijungus nuo tinklo, jei nori susigrąžinti tai, ką pagaminai vasarą. Nebent namuose bus įrengtos labai talpios ir nepigios baterijos, kurios galės saugoti bent keturiems mėnesiams reikalingą elektros energiją. Todėl ieškoma kitų išeičių, pavyzdžiui, kaip būtų galima panaudoti vėjo energiją, bet ne statant klasikinę ir triukšmingą vėjo jėgainę, o montuojant vėjo blokus, kurie gali būti tiek tvoros, tiek sienos apdailos elementai, tiek kažkuriame kiemo kampe sumontuoti blokai.
Joe Doucet blokų idėja
Vėjo blokai – vizualiai patrauklus ir, pasak jų kūrėjų, efektyvus elektros energijos šaltinis. Vis tik tokių sprendimų rinkoje kol kas nėra daug, tačiau tikėtina, kad artimiausiu metu situacija gali pasikeisti. Joe Doucet, Niujorke gyvenantis dizaineris ir verslininkas, teigia, kad vėjo turbinos žmonėms dažniausiai asocijuojasi su kur nors laukuose stovinčiais dideliais vėjo malūnais. O ką, jei vėjo jėgainę pastatytumėte savo individualaus namo kieme? Juk, skirtingai nei saulės elektrinė, vėjo jėgainė veikia ištisus metus, išskyrus tas dienas, kai nėra vėjo. Manote, kad tai būtų neestetiška ir nefunkcionalu? Tiesa, jei kalbame apie įprastus sprendimus, bet jų yra visiškai kitokių – tai modernūs vėjo turbinų blokai, kurie ne tik gamina elektrą, bet ir pasižymi patrauklia išvaizda. Tokius vėjo energijos blokus sudaro dešimtys mažų, prie generatorių prijungtų turbinų.
Pažvelgus į J. Doucet sukurtą vėjo bloką, sunku pasakyti, kad tai vėjo turbina. J. Doucet teigimu, toks vėjo turbinų blokas per metus galėtų pagaminti iki 10 000 kWh energijos, kurios turėtų pakakti visam namui aprūpinti energija. Be to, jų pranašumas tas, kad turbinos dirba ir pučiant silpnam vėjui.
Teoriškai būtent tokios kompaktiškos konstrukcijos gali labiausiai prisidėti prie žmonijos perėjimo nuo iškastinio kuro prie atsinaujinančiųjų energijos šaltinių. Galingoms vėjo turbinoms ar ištisiems vėjo jėgainių parkams reikia tinkamų sąlygų – gana didelės atviros teritorijos ir milžiniškų investicijų, todėl jie tikrai neatsiras visose įmanomose vietose ir neatsiras taip greitai, kaip norėtume. Tačiau jei būtų galima palyginti nedidelėmis sąnaudomis šalia savo namų pasistatyti nuosavą vėjo turbinų sieną, tokiam energijos gamybos variantui išplitus ekonomija būtų milžiniška. Verta pažymėti, kad masinė didelio kiekio turbinų blokų gamyba savaime sumažintų jų kainą ir padidintų jų prieinamumą vis didesniam ekologiška ir pigesne elektra besidominčių vartotojų ratui.
J. Doucet teigimu, toks vėjo turbinų blokas per metus galėtų pagaminti iki 10 000 kWh energijos, kurios turėtų pakakti visam namui aprūpinti energija. Be to, jų pranašumas tas, kad turbinos dirba ir pučiant silpnam vėjui.
Vienas iš J. Doucet pasiūlymų – 2,4 m aukščio ir 7,6 m ilgio vėjo turbinų blokas (J. Doucet blokų asortimentas nuolat plečiamas, papildant naujų formų, spalvų turbinomis). Bloke yra 25 vertikalios turbinos, kiekviena prijungta prie 400 W generatoriaus, tad bendra didžiausia galia siekia 10 kW. J. Doucet sako, kad jo turbinų darbas beveik tylus ir visiškai saugus net mažiems vaikams, nes, net ir vaikui prisilietus prie kažkurios turbinos, tiesiog sustoja. Turbinos gali pagauti bet kurios krypties vėją, tiek pučiantį statmenai blokui, tiek pučiantį iš šono.
Į besisukančias turbinas neabejotinai smagu žiūrėti, tačiau, prieš kam nors pernelyg susižavint projektu, panagrinėkime, kaip jos veiks, jei kada nors išsilaisvins iš J. Doucet programinės įrangos, demonstracinių prototipų (kaip gražiai sukasi!) būklės ir išbandys laimę realiame pasaulyje.
Dešimt kilovatų skamba visai neblogai ir jei tokia galia užtikrinama ir dieną, ir naktį, per parą mes gautume 240 kWh energijos. Tačiau problema ta, kad vėjas visą laiką nepučia. Vidutinis vėjo turbinų našumo koeficientas JAV, kur jas galima statyti itin atvirose vietose ir jų plotai yra didžiuliai, yra apie 35 proc., taigi, jei šie turbinų blokai veiktų panašiu našumu kaip didžiulės trijų menčių pramoninės vėjo turbinos, išsibarsčiusios vėjuotose Amerikos pakrantėse, galėtumėte tikėtis 84 kWh per dieną. Tačiau greičiausiai taip nebus, nes, aerodinamikos specialistų teigimu, vertikalią ašį turinčios turbinos veikia ne taip efektyviai. Panašiai atrodančių trijų menčių pramoninių vėjo jėgainių visos mentės visada atsuktos į vėją ir visas jas nuolat veikia vėjas, tačiau vertikalią ašį turinčios turbinos yra kitokios konstrukcijos ir vienu metu vėją naudingai gaudo tik pusės menčių paviršius, kita pusė menčių irgi gaudo vėją, bet jau ne padeda turbinai suktis, o stabdo. Žinoma, konstrukcijos tobulinamos, nutolstama nuo klasikinių vertikalių turbinų sprendimų, kuriamos gana sudėtingos konstrukcijos, bet dėl to tokių vėjo jėgainių efektyvumo kreivė nekyla stačiai aukštyn.
Dar viena problema – tokie vėjo blokai skirti montuoti ant žemės šalia namų, o ne aukštai, atvirose vietose, kur pučia stipresni vėjai. Taigi daugelyje vietų tokių vėjo jėgainių efektyvumas gali pasirodyti gerokai mažesnis, nei tikimasi. Be to, J. Doucet blokų dizainas yra labai patrauklus, o praktika rodo, kad tokiuose sprendimuose dizainu rūpintasi labiau nei praktine puse. Ir nors J. Doucet vėjo turbinų blokai atrodo gana dailiai, nustebtume, jei jie pagamintų deklaruojamą energijos kiekį arba būtų tiek pigūs, kad atsipirkimas būtų greitesnis nei saulės elektrinių.
Lenkiška versija
Lenkų startuolis „Panel Wiatrowy“ tikina, kad, 2018 m. Opolėje pradėję kurti vėjo blokus, jie buvo pirmieji pasaulyje, sukūrę realiai veikiantį ir elektrą gaminantį prototipą. „Panel Wiatrowy“ įkūrėjai Tomaszas Gruszka, Rafałas Juszko ir Arkadiuszas Zemlakas sako, kad jų siekis – sukurti naujos kartos vėjo turbinas, tam tikromis savybėmis pranokstančias šiuo metu žinomas vėjo energijos gamybos technologijas. „Panel Wiatrowy“ savo konstrukciją vadina vėjo skydu ir teigia, kad tokia skydų sistema efektyviai elektros energiją gali gaminti būtent Europos šalyse, kur nėra daug atvirų erdvių, kur dideli plotai užstatyti ir dominuoja mažo greičio vėjai. „Panel Wiatrowy“ specialistai sako, kad jų skydai puikiai veikia bet kurioje vietovėje – tiek mieste, tiek užmiestyje. Skydai estetiški, netriukšmingi, neturi neigiamo poveikio žmonių sveikatai, neturi neigiamos įtakos estetinei kraštovaizdžio ar aplinkos vertei. Tikimasi, kad platus tokių skydų pritaikymas padės decentralizuoti elektros energijos tinklą, paspartins transporto elektrifikaciją ir sumažins smogą miestuose.
„Panel Wiatrowy“ šiuo metu siūlo populiariausių individualioje statyboje spalvų skydus – pilkus ir juodus. Skydų aukštis yra 1, 2 ir 4 m, o ilgis parenkamas pagal individualius kliento poreikius.
Kokios yra vėjo skydų montavimo galimybės? Skydas gali būti namo kieme laisvai stovinti konstrukcija, gali būti montuojamas tarp tvoros stulpų kaip tvoros elementas, ant balkono, ant namo stogo, gali būti pastatyta prie namo sienos, atitraukus tam tikru atstumu. „Wind Panel“ siūlo tokiais skydais aptverti pramonines zonas, automobilių stovėjimo aikšteles, juos įrengti ant pramoninių pastatų stogų, viadukų, tiltų, montuoti prie greitkelių, geležinkelių statomose apsauginėse sienelėse.
Kalbant apie galią, pateikiami tokie skaičiai: 10 m ilgio tvoros atkarpa generuoja 1 kW galios, tad, tarkim, jei standartinį 6 arų sklypą aptveriate tokia tvora iš keturių pusių, gausite 10 kW. O juk individualių namų savininkai dažniausiai ir renkasi maksimaliai kompensuojamą saulės elektrinės galią – 10 kW. Tokios saulės elektrinės vidutiniškai gamina apie 10 000 kWh. Tačiau saulės elektrinė dažniausiai nuo lapkričio iki kovo nieko negamina, o vėjo skydai dirbs nuolat, išskyrus esant visiškam štiliui. Tiesa, iš visų keturių pusių aptverti namą tik vėjo skydais – šiek tiek utopinė idėja, jau vien dėl to, kad dauguma individualių namų nėra vienkiemiai ir turi bendras tvoras su savo kaimynais, tačiau visada galima ieškoti derinių – dalis vėjo skydų tvoroje, dalis ant balkono, keli gali formuoti pavėsinės sieną ir panašiai. Be to, tokia vėjo jėgainė puikiai papildo ant stogo sumontuotą saulės jėgainę ir taip leidžia diversifikuoti atsinaujinančiosios energijos gamybą. Abu įrenginiai užima skirtingą erdvę ir vienas kitam netrukdo, o svarbiausia, kad saulės elektrinės trūkumus atsveria vėjo skydo, galinčio gaminti elektros energiją naktį ar apniukusiomis dienomis, pranašumai. Vėjo skydų pranašumas prieš saulės elektrines išauga žiemą, nes vėjo skydai tada gamina elektrą, o saulės elektrinių skydai snaudžia.
Nors „Panel Wiatrowy“ projektas nėra tokio patrauklaus dizaino kaip J. Doucet pasiūlymai, tačiau jis realistiškesnis, nes lenkai daugiau koncentruojasi į techninę dalį. Laimėję antrą vietą vėjo jėgainių plėtrai skirtame banko „ING Polska“ konkurse „Turbo iššūkis“, lenkų kūrėjai toliau tęsia savo darbus.
Ar vėjo turbinų sienos ir blokai atsiras mūsų namuose? Viskas priklauso nuo dviejų dalykų: kokį realų našumą parodys turbinų blokas ar blokų sistema, kiek visa tai kainuos ir koks bus pašalinis poveikis (triukšmas, vibracijos, nederantis dizainas ir kt.).
