‘n Windgenerator sonder bewegende dele

Wanneer van windenergie-omsetters gepraat word is die eerste beelde wat in jou gedagte vorm aanneem óf van die ou Hollandse windmeulens, die getroue windpomp óf dalk van die moderne windturbine. Al hierdie windenergie-omsetters het roterende skroeflemme wat aan ‘n as gekoppel is wat horisontaal of vertikaal geposisioneer kan wees. Na ‘n internetsoektog het ek ‘n lemlose windenergie-omsetter opgespoor wat deur ‘n Spaanse onderneming Vortex Bladeless ontwikkel is. Hierdie soort windgenerator laat mens aan ‘n regop “sigaar” dink. Die Vortex windgenerator is so ontwerp dat wanneer wind daar verby beweeg word ‘n draaikolk of warreling veroorsaak wat die silindriese “sigaar” laat ossileer.

‘n Gemeenskaplike eienskap van die voorafgenoemde windenergie-omsetters is dat almal kinetiese of bewegingsenergie van wind omsit in meganiese energie deur dryfaste, ratte, dryfbande of aandryfkettings om, óf regstreeks meganiese arbeid te verrig, óf om daardie meganiese energie in elektriese energie om te sit wat ook weer onmiddelik gebruik kan word of om dit te stoor vir latere gebruik. Windmeulens verrig arbeid regstreeks om koring tot brood- en koekmeel te maal. Windpompe verplaas water uit ‘n stroom, ‘n dam of ‘n boorgat waar dit hoofsaaklik vir drinkwater of besproeiing gebruik kan word. Windturbines word as ‘n energie-omsetter gebruik ten einde kinetiese windenergie te verander na elektiese energie. Die Vortex windgenerator verander die meganiese energie van die ossilerende “sigaar” na elektriese energie deur middel van ‘n lineêre generator, soortgelyk aan die generators wat aangewend word om energie in seedeinings te benut.

Die windenergie-omsetter wat ek graag in hierdie artikel wil belig verander kinetiese windenergie in elektriese energie sonder die omsetting van windenergie in meganiese energie as ‘n tussenstap. Die sogenaamde EWICON, oftewel Electrostatic Wind Energy Converter is deur navorsers by die Delft Universiteit vir Tegnologie ontwikkel. Die konsep is nog in die ontwikkelingsfase en ‘n prototipe is op hulle universiteitskampus opgerig.

Die beginsel waarop die stelsel werk is dat gelaaide waterdeeltjies in ‘n elektiese veld, deur die wind in ‘n rigting gewaai word, wat in teenoorgestelde rigting is van die invloed wat die elektriese veld op die gelaaide waterdeeltjie het. ‘n Positiewe lading word dus weg van ‘n negatiewe elektrode gewaai alhoewel die positiewe lading en negatiewe elektrode na mekaar toe getrek word weens die invloed van die elektriese veld. Arbeid word dus op die gelaaide waterdeeltjies verrig om ‘n potensiaalverskil te veroorsaak – soortgelyk aan ‘n koekepan wat onder die invloed van gravitasie teen ‘n opdraande uitgestoot word. Dit het die gevolg dat negatiewe ladings by die elektrode begin ophoop en ‘n elektriese spanning (volt) ontstaan. Die spanning veroorsaak dat ‘n elektriese stroom (ampere) kan vloei wat gelykstaande is aan die tempo waarteen die gelaaide waterdeeltjies weggewaai word. Die werking word skematies in die tekening hiernaas aangedui.

Die prototipe wat ontwikkel is, bestaan uit ‘n raam met horisontale en vertikale metaalbuise wat ‘n mens nogal aan ‘n reuse tennisraket laat dink. Die buise bevat elektrosproeiers, oftewel Taylor keëls ten einde positiefgelaaide waterdeeltjies in die omgewing vry te stel. Die “tennisraket” of elektrode is elektries van die grondverwysingsvlak geïnsuleer. Soos die wind deur die “raket” beweeg word die positiefgelaaide waterdeeltjies weggewaai. Die gevolg is dat die elektrode almeer negatief gelaai word en dat ‘n negatiewe spanning ontstaan. ‘n Elektriese las word tussen die elektrode en die grondverwysingsvlak gekoppel. Aangesien die grondverwysingsvlak of aarde as kollektor van die weggewaaide gelaaide deeltjies optreë vloei ‘n elektriese stroom deur die las. Die maksimum stroom wat deur die las kan vloei is gelykstaande aan die wegwaaitempo van gelaaide waterdeeltjies.

Toetse op die prototipe het gewys dat slegs 7% van die kinetiese windenergie omgesit is in elektriese energie, terwyl windturbines ‘n doeltreffendheid van ongeveer 45% het. Wat egter in gedagte gehou moet word is dat windturbines geweldig duur is met onsaglike hoë onderhoudskostes – juis vanweë daardie tussenstap van meganiese energie-omsetting. Verskeie videos bestaan van skouspelagtige ongelukke wat met windturbines plaasgevind het. Verder is windplase met windturbines berug vir klank en visuele besoedeling van die omgewing. Daarteenoor sal die EWICON stelsel na verwagting goedkoper wees in terme van aanskaffing en instandhouding, meer veilig, bykans geluidloos en kan estetiese ontwerpe van die stelsel in argitektoniese ontwerpe geïnkorporeer word. Konsensus bestaan dat die EWICON stelsel ‘n aanvaarbare alternatief sal wees indien die stelsel se doeltreffendheid tot tussen 25% en 30% met verder ontwikkeling verhoog kan word.