To nie jest zwykła turbina wiatrowa. Krośnianin i jego wynalazek

Anna Kania

Paweł Kustroń i  jego córka Milena chcą sprawić, żeby turbiny wiatrowe były dostępne dla każdego "Kowalskiego"

Damian Krzanowski

Paweł Kustroń zainteresowanie wynalazkami wyniósł z domu. Jego tato, Stanisław był głównym konstruktorem pierwszego metalowego szybowca w Polsce o nazwie "Puchatek". Pisaliśmy o tym tutaj.

Dlatego, gdy krośnianin dowiedział się o konkursie Wielkie Wyzwanie Energia 2021, postanowił zaryzykować i zbudować przydomową turbinę wiatrową.

Nieustraszeni „Łowcy wiatru”

Razem z córką Mileną stworzył drużynę o nazwie Wind Busters i przystąpił do budowy prototypu. Powstał on w Zakładzie Produkcyjnym w Krośnie, który należy do pana Stanisława.

- Przez pierwsze trzy miesiące tworzyliśmy rozmaite modele i badaliśmy różne koncepcje. Następnie, gdy wybraliśmy najlepszy model, zaczęliśmy opracowywać konstrukcję, jej wygląd i działanie, biorąc pod uwagę wszystkie wymagania organizatora konkursu. Na końcu przystąpiliśmy do wykonania prototypu, co trwało około roku – wspomina Paweł i zaczyna mi pokazywać, z czego zbudowana jest jego turbina.

Turbina typu wolnoobrotowego ma dwa metry wysokości, konfuzor zakończony ząbkami, przez co nazywana jest przez swoich twórców pieszczotliwie „rekinkiem”, przysłonę jak w aparacie i wirnik z łopatkami.

Każda z tych części pełni bardzo ważną funkcję. Dzięki nim turbina spełnia dwa główne założenia konkursu. Produkuje prąd przy niewielkich prędkościach wiatru, który później można odebrać oraz nie wytwarza hałasu jak ogromne turbiny tworzące farmy wiatrowe.

Z tyłu turbiny znajduje się generator, który zamienia energię wiatru na prąd

DAMIAN KRZANOWSKI

Co kryje w sobie „rekinek”?

Prototyp został wykonany z kompozytu epoksydowo-szklano-węglowego. Składa się z konfuzora, czyli lejka, który zbiera powietrze do środka. Na jego końcach znajdują się ząbki, które służą do rozpraszania powstającego za konfuzorem wiru powietrza. Dzięki temu urządzenie jest w stanie produkować energię elektryczną przy niskich prędkościach wiatru.

Za konfuzorem znajduje się hamulec zasłonowy (wygląda i działa podobnie jak przysłona w aparacie cyfrowym). Zmniejsza on średnicę, przez którą dostarczane jest powietrze do środka. – Dzięki niemu możemy decydować o prędkości wirnika i nie musimy zatrzymywać turbiny przy 15-16 m/s w obawie przed uszkodzeniem konstrukcji – mówi Paweł i demonstruje, jak to działa. Wystarczy kilka powiewów dmuchawy do liści i wirnik zaczyna się obracać.

Przysłona, podobna do tej w aparacie, służy do regulowania prędkości turbiny

damian krzanowski

- Bardzo łatwo reaguje na zmienność wiatru i przypomina nieco koło wodne. Działa jednak na innej zasadzie – mówi Paweł. Łopaty wirnika są ustawione prostopadle do kierunku wiatru, dzięki czemu kręcą się po obwodzie ze stałą prędkością. To odróżnia go od tradycyjnych wirników.

Do wirnika z tyłu jest podłączony elektryczny generator (przetwornica).

Jak działa turbina?

Powietrze zbierane przez konfuzor wpada do środka turbiny, gdzie na chwilę zmniejsza swoją prędkość. Zwiększa się ciśnienie w komorze, a powietrze znajduje ujście między łopatkami, które zaczynają się poruszać.

Pędnik zaczyna generować moc i za pomocą generatora przetwarza ją na energię elektryczną. Prototyp może wygenerować od 10 do 15 watów mocy przy prędkości wiatru wynoszącej 2,5 m/s. - Tym wirnikiem jesteśmy w stanie odebrać ponad 40% energii wiatru – tłumaczy Paweł.

Pawłowi i Milenie pozostały jeszcze do wykonania prace kosmetyczne przy turbinie, której działanie zaprezentują w połowie października na Stadionie Narodowym w Warszawie

DAMIAN KRZANOWSKI

Prace konstrukcyjne nie są łatwe

Prace nad turbiną mają się ku końcowi, ale drużyna ciągle testuje urządzenie. – Sprawdzamy każdy element i materiał, analizujemy jak zachowuje się regulator, co jeszcze trzeba poprawić lub zmienić – mówi Paweł.

Wind Busters przyznają, że koszty produkcji prototypu są ogromne. – Zdarza się, że kupujemy nowe części, których nie wykorzystujemy, bo nie sprawdzają się albo znajdujemy coś lepszego – przyznaje Milena Kustroń i dodaje, że finalnie będą dążyć do takiego zminimalizowania kosztów produkcji turbiny, aby była ona dostępna dla jak największej liczby osób.

Turbina przy domu, ale właściwie po co?

Wynalazek Wind Busters ma służyć przede wszystkim gospodarstwom domowym. Dzięki niemu zyskają one dodatkową energię elektryczną na własne potrzeby. – Zwiększenie odnawialnej, tzw. zielonej energii w krajowym zużyciu prądu pomoże walczyć z ubóstwem energetycznym, które dotyka również wielu rodzin w Polsce – mówi Milena. – Chcemy sprawić, aby energia wiatrowa była bardziej dostępna dla zwykłego Kowalskiego.

W budowie turbiny Pawłowi pomagają rodzice. Jego tato Stanisław był głównym konstruktorem pierwszego metalowego szybowca w Polsce

DAMIAN KRZANOWSKI

Ich turbinę będzie można zamontować przy domu albo na dachu, gdzie wiatr ma raczej stałą prędkość. Wyprodukuje wystarczającą ilość energii, aby zaświecić kilka pięciowatowych żarówek, uruchomić lodówkę, ugotować coś albo zagrzać wodę w bojlerze.

Prawdopodobnie turbina nie powstałaby, gdyby nie konkurs. Drużynie Wind Busters udało się zakwalifikować do półfinałów. W połowie października zmierzą się na Stadionie Narodowym w Warszawie z ponad 50 drużynami z całej Polski.

Postępy Wind Busters można śledzić na ich fanpage'u, a kontaktować się poprzez maila: kontakt@windbusters.pl.