编者按:涡度发电机——西班牙公司 Vortex Bladeless 设计的一种新型无叶片风力发电机。
其无需任何可见的风机扇叶就能发电,原理在于在遇到旋涡状的空气流动时,由纤维玻璃和碳纤维制成的机体将会发生振动。
不同方向的震动,可带动风机底部的发电机组产生运动,进而将动能转化为电能。
日前,世界知识产权组织(WIPO)在其官网首页的实用知识产权栏目中,发布了一篇关于Vortex Bladeless公司设计的涡度发电机(无叶片风力涡轮机)的文章。
(图片:WIPO官网涡度发电机效果图)据文章介绍,这种发电机无需通常风力发电机所需的旋转叶片、转动轴、齿轮、轴承或机械装置。
该技术的原理是利用气动弹性共振,使涡轮机得以形成涡流的能量。
这种发电机由一个垂直圆柱体和嵌入地面的弹性杆组成。
发电机顶部是整个装置的最大振幅处,其运动受到磁力限制。
由于空气动力学效应,风在共振状态时产生能量,气缸则利用这种能量,通过交流发电机将机械能转化为电能。
技术源自塔科马海峡吊桥坍塌的启发1940年,当时世界第三长的吊桥在美国华盛顿州第16号公路上落成,横跨塔科马海峡。
在落成仅四个月后,大桥遭受大风袭击,摇晃断裂。
这次举世震惊的结构倒塌的案例被学术界广泛采用,来展示由风引起的空气动力共振的作用。
(图片:来自网络塔科马海峡吊桥)2002年,Vortex Bladeless公司创始人之一,来自西班牙的David J. Yáñez博士,在巴利亚多利德大学学习工程学时,了解到这起坍塌事件,并撰写出第一件利用机器优化这种空气动力共振来产生电能的专利。
该专利设计是一个细长的竖直结构,截面为圆形,在垂直于风向的平面上摆动。
该装置无需任何转动轴、齿轮、轴承或机械装置即可工作,因此设备也不需要润滑剂,降低了运维成本。
此设计的目的是从风中产生能量,不像传统的风力涡轮机那样通过叶片转动,推动发电机发电。
2010年,David J. Yáñez博士和Raúl Marín Yunta博士通过他们的DEUTECNO有限公司申请了ES2374233B1号专利。
(图片:来自网络传统叶片发电机)(图片:WIPO官网涡度发电机模型)在获得Repsol基金会的支持并赢得其他奖项后,二人成立了Vortex Bladeless有限公司,公司已获得两次资助。
公司目前正在生产第一个由100枚小组件构成的样品,以充分开发产品,将专利产品正式推向市场。
(图片:Vortex Bladeless公司团队)技术开发的各个阶段此项专利开发的第一阶段着重于理解空气动力学现象。
此类空气动力共振通常被认为是一种麻烦,许多知识关于该共振现象的讨论都是关于如何避免这类现象。
关于利用这一现象的讨论很少。
经过Altair工程公司和巴塞罗那超级计算机中心的支持,相关装置的机器配置实现了优化,以最大限度地发挥性能。
第二阶段着重于对装置与风的相互作用进行控制,来提高共振发生时的风速。
在第三阶段,研发人员开发出了能够将振荡能量转换成电能的交流发电机。
项目目前处于第四阶段,也是投入市场前的最后一个阶段。
即在确定“最低限度可行产品”后,生产、工业化和市场推销将随之进行。
(图片:WIPO官网马德里理工大学Ignacio da Riva大学微重力研究所的风洞试验)国际认可度目前,国际上对涡度发电机项目显示出极大的兴趣,亚洲、美洲和欧洲尤其如此。
Vortex Bladeless公司团队收到了来自学术界和产业界的各种合作请求。
其中,世界三大风力发电公司的其中一家提议开展一个合作项目,分析如何将这个想法应用于大型机器。
一些非营利性机构即很关注该项目。
SEO Birdlife等公司、联合国、欧盟委员会以及无数其他国家和国际上的合作企业、协会和机构正在帮助Vortex Bladeless公司实现目标。
(图片:Vortex Bladeless公司的合作伙伴)Vortex Bladeless公司的知识产权保护(图片:Vortex Bladeless公司官网口号——无叶片的风能)Vortex Bladeless公司申请的第一项专利是ES2374233B1,后来扩展到欧洲和美洲(美国和墨西哥)。
后来,公司陆续申请了EP15771650、WO2017174161A1、WO2018149942A1等专利。
Vortex Bladeless通过工业产权(专利和商标)保护公司自身创新发明。
实际上,Vortex Bladeless公司申请的不同专利族,正体现出该公司的发展轨迹。
在项目的每一次获取资助或竞争中,对技术的保护一直被视为至关重要的方面。
幸运的是,由于这种风力涡轮发电机尚属首创,因此很容易获得对其“新颖性”和“创造性”的认可,这是全世界所有专利局对申请专利保护的要求。
(图片:WIPO官网涡度发电机模型)Vortex Bladeless公司的所有技术目前都已受到保护,未来的方法也将始终是对技术进行保护,届时可能更着重于保护生产过程和在不同领域实施技术所形成的衍生产品。