Újjabb magyar csoda - függőleges tengelyű szélerőmű

Dr. Györgyi Viktor kifejlesztette a függőleges tengelyű szélerőművet, ami az alternatív energiatermelés piacát forradalmasíthatja. A professzor a világszabadalmat nem viszi se Amerikába, se Kínába, itthon épít gyárat és kutatóintézetet. EU-s támogatást nem kapott eddig. A gyártás beindításához 50 milliárd forintra van szüksége.

Dr. Györgyi Viktor 2007-ben bejegyzett grandiózus világszabadalmát, a függőleges tengelyű szélerőművet hamarosan gyártani fogják Magyarországon. A professzor és munkatársai kutatóállomást építenek Felcsúton, míg Bicskén a turbinagyártáshoz fejlesztik a gyártókapacitást. Az új típusú szélerőmű sokkal hatékonyabb a jelenleg is használatban lévő vízszintes tengelyű, háromlapátos szélerőműnél, forradalmasíthatja a megújuló energiatermelés piacát. Bár Györgyi urat a világ valamennyi tájáról megkörnyékezték már, és nem kapott Európai Uniós támogatást a GVOP programból forráshiányra hivatkozva, mégis Magyarországon akarja tartani a szabadalmat, és itt indítja be a termelést. A téma fontosságát legjobban Dr. Lukács György professzor véleménye tükrözi, amely szerint a transzformátor feltalálása óta Magyarországon a villamos iparban ilyen nagy jelentőségű találmány nem született.

Névjegy

Dr. Györgyi Viktor a Budapesti Műszaki Főiskola gépgyártás technológiai szakán 1969-ben szerzett üzemmérnöki diplomát. 1976-ban villamosmérnöki diplomát, majd 1979-ben kiegészítő szakmérnöki diplomát kapott. Az állandó mágneses villamos gépekben történő alkalmazása c. összefoglaló tudományos eredményeinek elismeréseként a Műegyetem szenátusától „Doktor technikus” címet kapott.

Legfontosabb kutatási területei közül csak néhány: kifejlesztette az emberi irányítás nélkül működő aknaszedő robotokat, továbbfejlesztette a helikopterek középfrekvenciás fedélzeti elektronikáját, kifejlesztette a frekvencia-vezérelt löveg stabilizátorok szabályozását. A repülőgépek szárnystabilitásának biztosítására tranzisztoros frekvenciaváltóról táplált mágneses motor tervezett.

Kifejlesztette a teljesen új elveken működő szélerőművet, az ún. Györgyi-féle szélturbinát. A Corvinus Egyetemen, a Nemzetvédelmi Egyetemen és a Műegyetemen előadó tanár. 34 technikai találmányából 24 nemzetközi védelem alatt álló szabadalom született

50 milliárdos összberuházás

Az új típusú szélerőmű 10 méter magas prototípusát már megépítették Felcsúton egy 27 hektáros területen, amely hozza a várt mérési eredményeket. E mellé terveznek egy újabb, 33 méter magas erőművet. Itt fog felépülni a kutatóintézet is. A tervek szerint 100 kW-os, 1 MW-os és 10 MW-os turbinákat gyártanának, egy 100 kW-os kísérleti turbina már alkatrészekben le is van gyártva, egyelőre a hivatalok engedélyeztetési procedúrái zajlanak. A termelés beindításához a kezdeti beruházás költsége 10 milliárd forintra rúgna, míg ha teljes kapacitással beindulna a gyártás, annak költsége megközelítené az 50 milliárd forintot, ahol kezdetben közel 1000 főt tudnának munkához juttatni. Később a folyamatosan jelentkező külföldi igények miatt több tízezer főnyi munkaerőre is szükség lehet. A termelés során a turbinát, a generátort és az energiatárolás segédberendezéseit gyártanák – magyarázza a terveket Dr. Györgyi Viktor.

Lemaradtunk az alternatív energiatermelésben

A megújuló energiák közül a szélenergia hasznosítása a legígéretesebb. Az Európai Unió előírta tagországai számára, hogy több mint 10 % legyen a megújuló forrásokból termelt villamos energia részaránya. Magyarország engedélyt kapott ennél jóval kisebb részarányra, így viszont lemaradásunk hosszabb távon is megmarad. A magyar kötelezettség 2010-re kb. 1600 GW/év, ami kb. 180 MW 100 %-os termelőkapacitásnak felel meg. Ha mindezt szélerőművekkel szeretnénk elérni, akkor kb. 750 MW lenne a szükséges szélerőmű kapacitás, amitől jelenleg fényévekre vagyunk. A magyar energiarendszer ráadásul a szélenergiát kevésbé tudja befogadni, mert nincs olyan csúcserőművünk, amely szélcsendes időben nagy energiafelhasználási időszakokban bevethető lenne.

A háromlapátos, vízszintes tengelyű szélturbina hátrányai

Jelenleg vízszintes tengelyű háromlapátos forgó szélturbinákat alkalmaznak a nagyvilágban villamos áram termelésre. Azonban ezek számos hátránnyal rendelkeznek. A széllökések és a torony nagy súlya miatt „kihajolhatnak”; a műszaki kivitelezés nagyon drága és bonyolult; a szabályozóberendezés a torony tetején található, ezért szinte állandóan működik, így a karbantartás megnehezül, és a szerkezet hamarabb tönkremehet. A beruházási költség 2-4 ezer dollár között mozog kW-onként. Nagyon komoly alapozást igényel, erős acéltorony szükséges a 60-80 méter magasan lévő 40 méter átmérőjű forgórészt érő szélterhelés miatt. Ráadásul a szél irányába kell állítani, míg Magyarországon ún. táncoló szelek az uralkodóak, amelyek iránya akár percenként is változhat a lapátokhoz képest – sorolja Dr. Györgyi Viktor. Hozzáteszi még, hogy pl. egy 100 km/órás orkán meg is csavarhatja a háromlapátos erőművet. A működése korlátozott, hiszen indulási sebessége min. 10 km/h, a maximális szélsebesség, ami felett le kell állítani, kb. 90 km/óra. A nagyobb teljesítmény elérése miatt növelhetik a lapáthosszt, viszont hangrobbanás esetén baj lehet. Ráadásul a háromlapátos turbina csupán 2,5-2,7 MW teljesítményre képes jó hatásfokkal.

15 év kutatómunkája a találmány

Dr. Györgyi Viktor 1993-ban kezdte tanulmányozni behatóbban a szélturbinákat és a hozzákapcsolódó áramlástani elméletet. Korábban repülőgép-fejlesztéssel foglalkozott, ezért az utóbbi évtizedekben háttérbe szorult áramlástanra összpontosított. A professzor a szél energetikai viszonyait vizsgálta közel 5 évig. A hagyományos szélerőművek energiatermelési hatékonysága korlátozott: a kis és a nagysebességű szeleknél nem termel energiát. Ezért egy olyan masszív turbina megvalósításán kezdett el gondolkodni, amely a teljes szélsebesség tartományban jó hatásfokkal működik. Ehhez járult még az a feladat, hogy optimalizáljon egy új típusú generátort is. A kutatás megkezdése óta közel 1500 oldalnyi szakmai anyagot gyűjtött össze. A világszabadalom leírásáig nagy jelentőségű matematikai munkát kellett folytatni, a rendszer elméleti működését egy hétváltozós, parciális differenciálegyenlet írja le, amely a turbinaméretezés alapjául szolgál.

Az új szélerőmű működési elve

Az új típusú szélerőmű függőleges turbinája valójában két fő részre oszlik: álló és forgó részre. A turbina külső álló részén helyezkednek el a nem mozgó ún. szélterelő görbületi elemek, amelyek a szerkezet belsejébe vezetik a szelet. Ezek számát optimalizálással lehet meghatározni adott teljesítményre. Belül pedig a forgórészt speciális turbinalapátok jellemzik, amelyeket forgásba hoz a levegő energiája. A forgórész közepén olyan technikai megoldást alkalmaznak, amellyel növelhető az átáramló levegő forgatónyomatékot létrehozó hatása. A szélturbina lényege tehát, hogy a szerkezetbe áramló szelet felgyorsítják a szélterelő elemek, megnövelik az impulzust, és ezért a forgó lapátok energiatermelése jó hatásfokú. Vagyis a szél csapdába kerül, ezért munkát kell végeznie. A szél ezt követően az üres tengelyrészen keresztül átáramlik a túloldalra, és elhagyja az erőművet. A szerkezet stabilitását a jó gépészeti konstrukció biztosítja. A turbina alatt helyezkedik el a generátortér, amelyben található a villamos energiát előállító generátor – ezt a turbina tengelye hajtja meg. Ugyanitt található az erőművet szabályzó elektronikai rendszer is.

A függőleges tengelyű szélerőmű előnyei

Az indulási szélsebesség csak 1 km/óra, és kevésbé széljárta területeken is gazdaságosan üzemeltethető. A beruházási költsége 1-2 ezer dollár/kW, tehát a fele a hagyományos háromlapátos erőmű költségeinek. Nem szükséges erős alapozás, mert a súlypontja sokkal alacsonyabban van, mint a vízszintes tengelyű turbinának. A szélterelő lapátok rögzítettek, nem kell változtatni a szögállásukat, így a konstrukció miatt mindig szélirányban állnak. Hatásfokuk kb. a kétszerese a jelenleg működő erőművekének. A karbantartási és üzemeltetési költségek 65-70 %-kal csökkenthetők az eddig alkalmazott technológiákhoz képest. Élettartamuk sokkal hosszabb, mint háromlapátos társaiké, a szükséges karbantartás pedig könnyen és gyorsan elvégezhető. A villamos hálózatra kapcsolás az eddigi rendszereknél lényegesen egyszerűbb, kb. 50 %-kal olcsóbb és megbízhatóbb. Magyarországon az uralkodó szelek kis sebességűek és változó irányúak, a szabadalom szerinti szélerőművek ezért is jobb hatásfokkal üzemeltethetőek. Az új magyar termék tehát versenyképes lehet az egész világon.