Εισαγωγικό σημείωμα: Πολύ συχνά λέγεται ότι η παρουσία της Πολυτεχνικής Σχολής στην πόλη της Ξάνθης δεν είναι έντονη. Ίσως υπάρχει μια δόση αλήθειας στην άποψη αυτή. Έτσι αποφάσισα να δημοσιεύσω μια σειρά από μικρά ενημερωτικά κείμενα που έχουν σχέση με την επιστήμη και την τεχνολογία.
Αστέριος Παντοκράτορας, Καθηγητής της Πολυτεχνικής Σχολής Ξάνθης
Η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ανεμογεννήτριες είναι πλέον μια ώριμη τεχνολογία και εφαρμόζεται σε πολλές χώρες του κόσμου όπως και στη χώρα μας. Οι ανεμογεννήτριες τοποθετούνται σε αιολικά πάρκα τα οποία εγκαθίστανται είτε στην ξηρά είτε στη θάλασσα. Τελευταία ξεκίνησε μια προσπάθεια για την εγκατάσταση ανεμογεννητριών σε κτίρια και αυτό είναι το αντικείμενο του παρόντος άρθρου.
Πρωτοπόρος στον τομέα αυτό είναι ο αρχιτέκτονας Σον Κίλα (Shaun Killa). O Κίλα σπούδασε αρχιτεκτονική στο πανεπιστήμιο του Κέιπ Τάουν της Νότιας Αφρικής. Μετά την αποφοίτησή του εργάστηκε σε μια σειρά από πρωτοποριακά έργα και το 1998 άρχισε τη συνεργασία του με την αγγλική εταιρεία Atkins αναλαμβάνοντας τον γραφείο στο Ντουμπάϊ. Η εμπειρία του στο σχεδιασμό ψηλών κτιρίων και το πάθος του για την βιοκλιματική αρχιτεκτονική τον οδήγησε στον σχεδιασμό του πρώτου αιολικού ουρανοξύστη. Πρόκειται για το παγκόσμιο κέντρο εμπορίου στο Μπαχρέϊν (Bahrain World Trade Center).
Το έργο αποτελείται από δυο πύργους με κενό ανάμεσά τους. Το ύψος κάθε πύργου είναι 240 μέτρα και αποτελείται από 50 ορόφους. Η διατομή κάθε πύργου μειώνεται με το ύψος και μηδενίζεται στο μέγιστο ύψος καταλήγοντας σε μια ακίδα. Η εξωτερική μορφή κάθε πύργου είναι ελλειπτική και η εικόνα κάθε πύργου μοιάζει με πανί ιστιοφόρου. Τα παραπάνω ειδικά χαρακτηριστικά δόθηκαν από τον Κίλα με στόχο την καλύτερη εκμετάλλευση του αέρα για την παραγωγή ενέργειας. Καθώς ο αέρας έρχεται από την ακτή, καμπυλώνεται στις ελλειπτικές εξωτερικές επιφάνειες των πύργων και καθώς εισέρχεται στο κενό που υπάρχει μεταξύ τους η ταχύτητά του αυξάνεται με αποτέλεσμα την αύξηση ης απόδοσης των τριών ανεμογεννητριών. Είναι όμως γνωστό ότι η ταχύτητα του αέρα αυξάνεται με το ύψος και αυτό θα είχε ως αποτέλεσμα η ανεμογεννήτρια που βρίσκεται ψηλότερα να κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα. Αυτό δεν συμβαίνει επειδή η μορφολογία των πύργων είναι τέτοια ώστε η ταχύτητα του αέρα στο διάκενο να είναι περίπου σταθερή και οι τρεις ανεμογεννήτριες να κινούνται με την ίδια ταχύτητα Η όλη ιδέα και ο σχεδιασμός των πύργων στηρίχτηκε στον τρόπο που λειτουργούν τα πανιά ενός ιστιοφόρου.
Κάθε ανεμογεννήτρια είναι τοποθετημένη σε οριζόντια γέφυρα η οποία στηρίζεται στους πύργους. Η γέφυρα στηρίζεται με ειδικό τρόπο στους πύργους έτσι ώστε να παρακολουθεί τη σχετική μετακίνησή τους που μπορεί να φτάσει το μισό μέτρο. Το σχήμα της γέφυρας είναι αεροδυναμικό (μοιάζει με πτέρυγα αεροπλάνου) για να υφίσταται μικρότερη καταπόνηση από τον αέρα. Οι γέφυρες έχουν σχεδιαστεί έτσι ώστε να απορροφούν τις ταλαντώσεις που προκαλούνται από τον αέρα αλλά και από τις ανεμογεννήτριες. Μελετήθηκε επίσης σε βάθος η ιδιοσυχνότητα της γέφυρας ώστε να μην αντιτίθεται στη συχνότητα ταλάντωσης των πύργων.
Τα χαρακτηριστικά των ανεμογεννητριών είναι τα εξής:
Ονομαστική ισχύς 225 kW
Διάμετρος πτερύγων 29 m
Ταχύτητα περιστροφής πτερύγων 38 rpm
Κατώτατο όριο λειτουργίας 4 m/s
Ανώτατο όριο λειτουργίας 25 m/s
Μέγιστη επιτρεπτή ταχύτητα αέρα στις πτέρυγες 80 m/s
Η ιδέα της εγκατάστασης των ανεμογεννητριών, παρ’ όλο που υιοθετήθηκε αμέσως από τον εργοδότη, αντιμετώπισε πολύ σοβαρά προβλήματα. Οι συνηθισμένες ανεμογεννήτριες των αιολικών πάρκων στηρίζονται σε κατακόρυφο άξονα και στρέφονται προς την κατεύθυνση του ανέμου ενώ αυτές του εμπορικού κέντρου είναι σταθερά στερεωμένες σε οριζόντιες γέφυρες. Κανένας μεγάλος κατασκευαστής ανεμογεννητριών δεν έδειξε ενδιαφέρον για μια μικρή παραγγελία τριών ανεμογεννητριών. Έτσι ο Κίλα αναγκάστηκε να συνεργαστεί με δυο ιδιώτες Δανούς μηχανικούς οι οποίοι ανέλαβαν τη μελέτη προσαρμόζοντας τις συμβατικές ανεμογεννήτριες στο συγκεκριμένο έργο.
Η ενέργεια που θα παράγεται από τις τρεις ανεμογεννήτριες θα είναι περίπου 1200 MWh/χρόνο και θα καλύπτει το 15 % των αναγκών των κτιρίων.
Εκτός από την εγκατάσταση των ανεμογεννητριών τα κτίρια διαθέτουν και μερικά άλλα χαρακτηριστικά που τα καθιστούν φιλικά προς το περιβάλλον.
- Ορισμένες σκεπές είναι καλυμμένες με άσπρο χαλίκι για την προστασία από τη ζέστη.
- Σε αρκετά σημεία των κτιρίων γίνεται τεχνητός σκιασμός. Όπου αυτό δεν είναι εφικτό χρησιμοποιήθηκε ειδικό αντηλιακό γυαλί.
- Χρησιμοποιούνται αντλίες μεταβλητών στροφών για την κυκλοφορία του νερού ψύξης. Οι αντλίες αυτές καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια από τις συμβατικές.
- Για την κυκλοφορία του νερού και του αέρα στα κτίρια χρησιμοποιήθηκαν σωληνώσεις με χαμηλή αντίσταση με στόχο τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας.
- Το σύστημα αποχέτευσης των κτιρίων αποτελείται από διπλό κύκλωμα σωληνώσεων. Το ένα σύστημα συλλέγει τα λύματα από τις κουζίνες και τα πλυντήρια ρούχων και στη συνέχεια επαναχρησιμοποιούνται και το άλλο συλλέγει τα λύματα από τις τουαλέτες και οδηγούνται στο βιολογικό καθαρισμό.
- Ο φωτισμός των γύρω δρόμων και πάρκων γίνεται με ρεύμα που παράγεται από τον ήλιο.
Το κέντρο εμπορίου του Μπαχρέϊν με τις τρεις ανεμογεννήτριες στο διάκενο μεταξύ των πύργων.
e-mail:apantokr@civil.duth.gr
