Maglev Wind Turbine podomácku
Někdy v roce 2007 se po Internetu rozšířila virální reklama jakési čínské firmy, vyrábějící větrné elektrárny. Tvrdí se v ní, že firma investovala miliony do vývoje MagLev (z MAGnetická LEVitace) ložisek pro větrné turbíny. Takové ložisko, mající takřka nulový odpor, zvýší prý fantasticky účinost větrné turbíny. Lidstvo má tak na dosah levný zdroj čisté energie, hurá!
Každý, kdo dával pozor při hodinách fyziky, vidí na první pohled, že je to nesmysl. Protože takových lidí je ale překvapivě málo, zopakujme si, proč je to nesmysl.
Větrná turbína, má-li konat nějakou práci, musí překonávat odpor. Ať už je to odpor drceného obilí v případě větrného mlýna, tíha čerpané vody v případě amerického větrného kola, nebo odpor generátoru zatíženého elektrickými spotřebiči v případě větrné elektrárny. Tento "užitečný" odpor je za normálních provozních podmínek mnohonásobně větší, než odpor ložisek. V podobném režimu pracuje například cyklista, který překonává prudké stoupání. Většinu energie vynaloží na překonání gravitace, zatímco odpor ložisek, vzduchu a valivý odpor pneumatik je proti tomu zanedbatelný. Představa, že po odstranění tohoto odporu by jel cyklista do kopce snadno a rychle je naivní, stejně jako představa, že MagLev ložiska mohou významně zlepšit účinnost větrné elektrárny. Připusťme, že MagLev ložisko může mít nižší hlučnost nebo vyšší životnost, ale účinnost zlepší méně než málo.
Přesto se virální reklama bleskově rozšířila, dodnes visí na mnoha webech a pronikla i do wikipedie a různých referátů. Některé "rozumnější" komentáře připouštějí, že zvýšená účinnost MagLev turbíny se projeví při malých rychlostech větru. Takto napsáno je to pravda, nic než pravda. Může to ale budit dojem, že turbína bude dodávat energii i při slabém vánku. Ve skutečnosti to znamená, že když vane slabý vánek, energie zachycená turbínou je tak malá, že je srovnatelná s energií která se ztrácí v klasických ložiscích. Padne-li tak například polovina zachycené energie na překonání odporu ložisek, pak odstraněním tohoto odporu by rázem stoupla energie dodávaná turbínou na dvojnásobek. To ovšem znamená, že místo množství energie "nula nula nic" získáváme "dvakrát nula nula nic". Tohle tedy energeticky rozežrané lidstvo skutečně nespasí...
Pokud ovšem nechceme odebírat turbíně žádnou energii a spokojíme se s tím, že se hýbe (například kvůli plašení ptáků), má snižování odporu ložisek smysl. Přesně k tomuto účelu jsem si cosi takového zhotovil.
MagLev turbína z PET lahví
Větrník z PET lahví se točí v každé druhé zahrádce. Vylepšil jsem konstrukci o magnetické uložení, které slibuje malý odpor a dlouhou životnost. Základem jsou neodymové prstencové magnety vhodných rozměrů, které lze dnes snadno získat z některé z mnoha internetových prodejen. Obrázky jistě řeknou víc než dlouhé povídání.
Samozřejmě, že s permanentními magnety nelze sestavit ložisko, ve kterém by se pohybující se části vůbec nedotýkaly, jak dokázal už v 19. století S. Earnshaw . V našem případě se tedy jedná o ložisko "magneticky odlehčené". Skutečný MagLev by vyžadoval řízený elektromagnet a zpětnou vazbu, případně supravodič. Předpoklady Earnshawova teorému (statická soustava, permanentní magnety) lze porušit v případě diamagnetické levitace nebo stabilizace rotací, což ale neumožňuje sestavit použitelné ložisko.
10/2011 mweb09
cesnet
cz .