Alternativ Energia www.alternativenergia.hu
Fel tudjuk használni a folyóvizek rendkívüli erejét úgy, hogy az élővilág károsítása helyett megvédjük az ökoszisztémát?
Sokan gondolhatják, hogy a világ leginkább megbízható megújuló energiaforrása a szél vagy a napfény, de a víz mindkettőn túltesz. 2019-ben a világ vízenergia kapacitása rekord magasságot, 1308 gigawatt energiát ért el. Hogy mindenki számára elképzelhető legyen ez a hihetetlen mennyiség, íme, pár szemléltető példa: Egyetlen gigawatt 1,3 millió versenyló, vagy 2000 versenyautó által termelt energiával ér fel. A vízenergiát az egész világon használják főként villamos áram termelésére, nem csak azért, mert olcsó, de könnyen tárolható, továbbítható, valamint az előállításhoz sincs szükség üzemagyag égetésre. Nincs szén-dioxid vagy egyéb szennyezőanyag kibocsátás, ahogyan az történik a fosszilis üzemanyagokat égető erőműveknél.
Sajnos, ahogy más energiaforrásnak, a vízenergia felhasználásának is meg van a maga ára. A folyók szabályozása, nem csak a környezetre van hatással, de a vízi élővilágot és ökoszisztémát is negatívan befolyásolja. A világ víztározóinak többsége erősen amortizált, a szennyezett folyók és az elavult technológia miatt, annak ellenére, hogy néhányuk már több, mint egy évszázada működik. Ezeknél a régi rezervoároknál éppen az elavult technológia miatt gyakran előfordul, hogy kórosan elalgásodnak, ami pedig mérgező lehet mind a kagylókra, halakra, tengeri emlősökre, madarakra, de akár az emberre is.
A hatalmas mesterséges gátak, habár energiatermelés szempontjából hasznosak, életveszélyesek lehetnek a halak számára. A gyorsan forgó óriási turbina lapátok nem csak akadályozzák őket a természetes vándorlásban, de sajnos az életben maradásukra is kevés az esély, ha arra vetődnek. Ha mégis valahogy utat találnak maguknak a pengeéles turbinalapátokon keresztül, a hirtelen nyomásváltozás okozza vesztüket. Ha a halaknak sikerül is átjutniuk a hagyományos gát turbina lapátjain, még mindig veszély leselkedik rájuk a hirtelen nyomáscsökkenés miatt.
Van arra mód, hogy megújuló vízenergiát állítsunk elő anélkül, hogy károsítanánk az élővilágot?
A kaliforniai Natel Energy és a Microsoft atyja, Bill Gates együttműködésében létrehozott cég, a Breakthrough Energy Ventures mérnökei arra törekedtek, hogy a „hal-biztos” turbinák révén a vízenergia jövőjét olyanná formálják, amely kevésbé káros a vizek élővilágára. Olyan új, tompa szélű turbinát terveztek, és hoztak létre, amely nem csak biztonságosabb átjutást biztosít a halak számára, de képes lesz ellenállni a kiszámíthatatlan időjárásnak, és vele a hirtelen zúduló csapadék mennyiségnek.
Megvédi az élővilágot
„A kihívás, amivel szembe kell néznünk az, hogy oly módon legyünk képesek felhasználni a megújuló vízenergia legjobb tulajdonságait, hogy az ne károsítsa az élővilágot és a környezetet” –mondta Abe Schneider, a Natel Energy technológiai vezetője. „A halak számára teljesen biztonságos, kompakt, ugyanakkor nagy teljesítményű turbina pontosan erre képes, társítva olyan adatokkal, amely alapján előre tudjuk jelezni az áradó víz mennyiségét, valamint idejét. Ezen újító megoldások együttes munkájával létre jött a modern vízenergiai rendszer.
A hagyományos vízerőművek a víz erejét és nyomását felhasználva működnek, mely során a víz a gáton keresztül áramlik, az erre kialakított csatornákon. A csatorna kijáratához közel helyezkedik el a turbina, amit maga a víz ereje hajt, hihetetlen gyorsasággal. Ez termeli azt az óriási mennyiségű energiát, amit később akár az otthonainkban is felhasználunk. Azonban ezek a csatornák egyúttal átjárási lehetőséget is jelentenének a halaknak, de a nagyobb testűek, mint a lazac vagy az angolna sokszor áldozatául esnek a turbinák pengeéles lapátjainak.
Ezzel szemben a Natel turbinák hajlított vastag pengéi, kialakításuknak köszönhetően megduplázhatják a csapási sebességet, valamint méretük jóval kisebb, így a vándorló halaknak sem veszélyforrás többé. A csapágy konfiguráció által a turbina lapátok hirtelen lökést képeznek a kés éles szúrások, ütések helyett. „Mérnöki szempontból a vastagabb pengék nyomás zónát hoznak létre, ami mint egy légzsák, segíti a halak áthaladását, tehát a rájuk mért hatása minimális”- mondta Abe. A kialakításnak köszönhetően, nincs szükség az úgy nevezett szemetesre sem, ami egy vékony szűrő, melyet eddig a törmelék gyűjtésére használtak a turbina bejáratánál, de sokszor éppen a kisebb halak gépezetbe való kerülését akadályozta meg.
Az új vízenergiai rendszer alkalmazkodik az időjárási viszonyokhoz
Abe Schneider közösen hozta létre a Natel Energy vállalatot testvérével, Gia Schneider-rel, aki szintén mérnök, valamint a cég vezérigazgatója. Együtt felismerték, hogy a vízenergia hagyományos megközelítése nem megfelelően alkalmazkodik a mai feltételekhez, hiszen az időjárási viszonyok is folyamatosan változnak. Mind az elhúzódó aszály, mind az árvíz fenyeget különböző régiókat az egész világon és a klímaváltozás is szokatlan időjárási viszonyokat kelt. A Natel által létrehozott vízerőmű rendszer révén a víztározók gyakorlatilag képesek alkalmazkodni mindehhez.
„A klímaváltozás egyben a víz változását is jelenti.” –mondta Gia Schneider. „Lehetőséget láttunk arra, hogy újragondoljuk a vízenergia létesítményeket a környezetmérnöki technikákkal, hal-biztos turbinákat, automatizmust és műholdas képalkotást használva.” Valóban az évről évre egyre szélsőségesebb időjárási viszonyok és a kiszámíthatatlan csapadék mennyiség egyre sürgeti az innovatív ötleteket, megoldásokat. Ha fenntarthatóan alakítják ki, a vízenergia képes lesz zöld energiai forrásként működni számos jótékony mellékhatással, úgy mint az árvízvédelem, öntözés, az aszály mérséklése, vagy épp a folyamatos víz ellátás.
A Natel turbina műholdas technológiával társítva lehetővé teszi, hogy folyamatosan figyelemmel kísérjük az éghajlati viszonyokat, így akár a tavaszi olvadást. Ez által kiszámítható lett a lezúduló vízáram mennyisége, ideje. Ahogy változnak az időjárási feltételek, a szoftver tanul, és képes valós időben modellezni a környező vidéket, ez teszi lehetővé a pontos előrejelzést.
„Ez a koncepció rendkívül fontos a vízenergia jövőjét illetően, mert környezeti szempontból is fenntartható alternatívát kínál a régi vízenergiai rendszerek számára.” Jelentette ki Stephen Amaral, a Massachussetts-i Alden Kutató Labor halászati biológusa. Az Alden Labor azon dolgozik, hogy megoldja az áramlással kapcsolatos mérnöki és környezeti problémákat a különböző iparágakban. Tavaly számtalan „lapát-ütés” tesztet végeztek egy speciálisan kialakított szerkezettel, amellyel képesek voltak vizsgálni a különböző turbinák sebességét és formáját az érzéstelenített halakon gyakorolt hatásuk szerint. „ A legutóbbi tesztjeinket a Natel turbinákkal végeztük. Demonstrálni tudtuk, hogy nekik köszönhetően a halak túlélési esélyei nőttek. „ Nyilatkozta Amaral.
A Natel –féle elképzelés a „Restoration Hydro”, elmozdít a hagyományos gátaktól a biomimetikán alapuló összetettebb megközelítés felé. Ahogy az első csatornák és vízvezetékek létrehozása előtt a legtöbb észak-amerikai folyó fa törmelékkel és hód gátakkal volt tele. Mesterséges vízesések, amik a hódok által használt struktúra alapján készültek, lelassítják a vizet, majd tavakat, vízi élőhelyeket formálnak. A víznek így elég ideje van, hogy kellő mennyiség a talajba szivároghasson, és megemelkedjen a vízszint. Ezzel a víztározók segítenek kilábalni a hosszan elnyúló aszályból.
Ezeket az összekapcsolt elosztó rendszereket kifejezetten azért hozták létre, hogy helyreállítsák a folyami összeköttetést mind a halak, mind a más vadon élő állatok számára, valamint javítsa a víz minőségét, és a mezőgazdaság termelékenységét. Segíti a helyi közösségek megélhetését és társadalmi-gazdasági fejlődését, így a Natel rendszer a fejlődő országok számára nyílvánvaló választás. „A mi megközelítésünk egy olyan rendszer, amely kisebb egyéni projekteket foglal magába, de összehangoltan, csoportba formálódva, képesek vagyunk vízenergiát termelni hatalmas gátak nélkül”- mondta Gia.
Mivel a vízerőművek azonnali hálózati energiát generálnak, lényeges tartalékot tudnak biztosítani akár áramkimaradás vagy bármilyen zavar esetén. Pl. a Covid 19 megjelenésénél a megnövekedett elektromos eszköz használat miatt.
Habár a Natel Enegy turbinái még korai fázisban vannak, már működőképesek. Az első vízerőművet 2019-ben nyitotta a cég az Egyesült Államokban, a második pedig jelenleg építés alatt áll, de a tervek szerint ebben az évben helyezik üzembe. Mivel a vállalatok törekednek szerte a világon alacsony, vagy zéró szén- dioxid kibocsátásra átállni, a jobban kialakított turbinák segíthetik a magasabb megbízhatóságot és az energiatárolást, javítva az éghajlati ellenálló képességet, és a halak is boldogan úszhatnak tovább az árral.
