Veterným elektrárňam nahráva prozaický fakt, že vzduch sa hýbe takmer neustále. Na horských hrebeňoch a širokých nížinách je bezvetrie skôr výnimkou než pravidlom, čo znamená, že sa tento typ energie môže takpovediac zbierať počas celého roka.

Okrem samotnej vrtule, ktorá funguje ako prevodovka medzi prúdením vzduchu a generátorom, je bežná turbína vybavená niekoľkými precíznymi magnetickými zariadeniami, ktoré otáčajú hlavicu v smere vetra. Samotné lopatky sú tiež nastaviteľné – v prípade prisilného vetra je možné ich na diaľku pootočiť tak, aby plocha, na ktorú tlačí vietor, bola minimálna.

Ventilátor však v takom prípade musí byť nasmerovaný po vetre, aby generoval elektrinu, a pri každej zmene smeru sa musí otáčať, čo znižuje efektivitu zariadení. Preto sa ponúka aj alternatíva v podobe pevne uchytených lopatiek, ktoré stratou vztlaku spomalia vrtuľu, aby ochránili celé zariadenie.

Táto technológia je však na ústupe. Okrem toho existuje celé priehrštie startupov, ktoré pracujú na najrôznejších inováciách.

Veterná veža

Nórska spoločnosť Wind Catching Systems je od roku 2024 vychádzajúcou hviezdou morských a pobrežných (offshore) veterných zariadení. Firma založená v roku 2017 už po troch rokoch získala prvé investície. V roku 2022 do nej investoval aj technologický gigant General Motors. Prvé prototypy by mala spustiť v rozmedzí rokov 2026 až 2028.

Kľúčovým problémom vrtúľ je podľa zakladateľa Oleho Heggheima práve využitie aktívnej plochy. Riešením tak podľa neho nie je predlžovanie lopatiek, ale zvýšenie ich počtu na jednotlivých zariadeniach.

Na plávajúcom pontóne postavený systém asi tridsiatich vrtúľ s rotormi, ktoré prenášajú moment otáčania na generátor, by mal využívať ďaleko väčšiu plochu, na ktorú tlačí vietor. Celková veterná veža by mohla dosahovať výšku asi 300 metrov. Podľa interných odhadov dokáže takýto „vetrolap“ napájať približne 80-tisíc domácností.

https://www.youtube.com/watch?v=b4mFwCtAcho

Podobne uvažovali aj inžinieri čínskeho startupu Mingyang, ktorých systém OceanX však pracuje len s dvomi vrtuľami. Každá z nich má rozpätie 182 metrov a otáčajú sa v protismere – oproti nórskemu „vetrolapu“ ho však už aj otestovali. Prvá plávajúca platforma sa nachádza zhruba 350 kilometrov od pobrežného mesta Kanton.

Tieto systémy sú oproti bežným suchozemským turbínam výhodné najmä v tom, že v prípade potreby sa dokáže otočiť celé plavidlo tak, aby zachytávalo vietor kolmo. Ďalšie prototypy však problém zmeny smeru vetra riešia ešte inovatívnejšie.

https://www.youtube.com/watch?v=6hExdT_1NhQ

Niekedy sa stačí pohrať s tvarom vrtúľ

Os otáčania vrtule nemusí byť položená rovnobežne s vetrom. Ak je postavená kolmo – s tým, že lopatky ju obiehajú vodorovne –, zachytáva vietor bez ohľadu na jeho smer. S týmto nápadom prišlo európske konzorcium X-Rotor, ktoré navrhlo dizajn široko používaný v poľnohospodárstve.

Systém známy pod názvom v-rotor má zvislo postavenú os otáčania, okolo ktorej sú radené lopatky do tvaru písmena V. Kým v agrosektore sa využíva napríklad na miešanie krmiva, na veternej turbíne slúži na zachytávanie vetra zo všetkých smerov. Šikmo posadené lopatky totiž ponúkajú väčšiu plochu, na ktorú tlačí vietor.

Európsky startup, ktorého koordinátorom je skupina inžinierov zo škótskej Strathclydskej univerzity, okrem horných lopatiek so sklonom 50 stupňov pridal aj spodné v sklone 30 stupňov oproti vodováhe. Hybná časť zariadenia sa tak netočí ako ventilátor, ale ako mixér, v dôsledku čoho sa môže otáčať rovnakou rýchlosťou aj pri zmene smeru vetra.

https://www.youtube.com/watch?v=OmxlOlFpuw0

Diametrálne odlišný systém, ktorý však rovnako využíva zvislú os otáčania, je americký Airloom. Namiesto statickej vrtule navrhol zakladateľ Neal Rickner zariadenie, ktoré pripomína horskú dráhu.

Na horskej dráhe sú vozíky ťahané reťazou, ktorú poháňa rotor prichytený ku koľajnici. Na systéme Airloom – ktorý v domovskom štáte Wyoming úspešne otestovali v roku 2023 – sa pohyb prenáša opačne: krídla s rozpätím desať metrov sú prichytené na oceľovom lane a poháňa ich vietor. Ich pohyb po oválnej dráhe potom štartuje generátory, ktoré vyrábajú elektrinu.

Pri týchto zaujímavých systémoch sa však ľudská myseľ očividne nezastavila. Projekt Vortex Bladeless so sídlom v Španielsku pracuje so stĺpmi bez lopatiek, ktoré sa vo vetre iba kývajú.

Vrchná časť stĺpa sa nakláňa v smere vetra, čím dochádza ku kontaktu permanentného magnetu a medeného jadra, ktoré generuje elektrinu priamo vo vnútri zariadenia. Oproti bežným turbínam či vyššie menovaným prototypom je systém podľa konštruktérov menej nákladný na údržbu aj priestor, je menej hlučný a bezpečnejší pre vtáctvo.

https://www.youtube.com/watch?v=MjgIYJ_9aIM

Inžinieri pracujú dokonca na využívaní prievanu, ktorý tvoria vozidlá na diaľniciach. Spoločnosti ako britsko-turecká Enlil či pakistanská Capture Mobility navrhli vertikálne turbíny, ktoré poháňajú autá či kamióny tvoriace vzduchovú brázdu – každé okoloidúce vozidlo sa jednoducho podieľa na konverzii vetra na elektrinu.

Hoci sú malé a pre celkovú spotrebu prenosovej sústavy neefektívne, sú lacné a dajú sa nainštalovať kamkoľvek: nielen na diaľnice medzi protichodné pruhy, ale aj na budovy, stĺpy vysokého napätia a dokonca na pouličné lampy.

Ďalšia firma oživila antický nákres od priekopníka matematiky Archimeda. Holandská spoločnosť SC Respect od roku 2003 vyvíja archimedovský vírový mlyn, ktorým sa dá poháňať aj skutočný mlyn – podľa vývojárov s omnoho nižšími energetickými stratami.

Trojica lopatiek je v tomto návrhu zoradená do špirály, a keďže sa ku koncu zužuje, zvyšuje tým tlak vzduchu vnútri, čo v konečnom súčte znižuje energetické straty. V podstate ide o prepracovanú Archimedovu skrutku, ktorou sa zvykla čerpať voda z riek do vyššie položených nádrží.

https://www.youtube.com/watch?v=tYPfVbTgbNA

Možnosti, ktoré sa ponúkajú v inováciách veterných zariadení, sa tak zdajú neobmedzené. No hoci klasické veterné turbíny nie sú medzi obyvateľmi európskych štátov príliš obľúbené, na ich náhrady si bude treba počkať, keďže mnohé z nich sú stále v raných štádiách vývoja.