Blowing in the wind

Ανεμογεννήτριες. Εκείνα τα τεράστια άσπρα ανεμιστηράκια που βλέπετε αραιά και που σε λόφους και βουνά. Πως λειτουργούν, ποια είναι τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματα τους. Γιατί συνεχίζουν να μεγαλώνουν σε μέγεθος αντί να μικραίνουν όπως όλες οι υπόλοιπες τεχνολογικές συσκευές (εξαιρ. οι δονητές). Αυτά και πολλά άλλα ερωτήματα θα απαντηθούν στις επόμενες γραμμές.

Η ανεμογεννήτρια που συχνά αναφέρεται ως ανεμοτουρμπίνα ή αιολική μονάδα ενέργειας είναι μια συσκευή που "απορροφά" την δύναμη του αέρα και την μετατρέπει σε ενέργεια. Αυτό γίνεται με έναν πολύ απλό μηχανισμό. Ο αέρας στροβιλίζει τα πτερύγια, όποιου σχήματος και μορφής και να έχουν. Αυτά με τη σειρά τους περιστρέφουν το στροφείο το οποίο, με τη σειρά του περιστρέφει ένα ηλεκτρικό μοτέρ,δηλαδή τα πηνία μέσα στη μηχανή τα οποία μέσω της μαγνητικής ενέργειας δημιουργούν ηλεκτρικά φορτία. Το ποσό εξαρτάται καθαρά από το πόσο γρήγορα περιστρέφεται το στροφείο και πόσα και πόσο μεγάλα είναι τα πηνία. Απλό ε;

Απλό ναι, μάλιστα τόσο απλό που δυσκολεύει την προσπάθεια βελτίωσης  του,καθώς οι παράγοντες απ' τους οποίους εξαρτάται η απόδοσή του είναι είτε απρόβλεπτοι (άνεμος) είτε πολύ ακριβοί (μαγνήτες). Παρ' όλα αυτά συνέχεια έρχονται στο φως καινούργια μοντέλα που αναιρούν τα παλιά και νέες στατιστικές μετρήσεις που δείχνουν συνεχόμενη άνοδο στην παραγωγή αιολικής ενέργειας. Πολλές χώρες όπως η Δανία, η Ιρλανδία, η Πορτογαλία, η Ισπανία και η Γερμανία παράγουν έως και 20% της ηλεκτρικής παραγωγής από ανεμογεννήτριες, μετά από πολλά κυβερνητικά προγράμματα ανάπτυξης των αντίστοιχων έργων και εκτάσεις με τεράστιους σταθμούς παραγωγής (βλ. αιολικές φάρμες).

Τι γίνεται όμως σε οικιακό επίπεδο; Μπορεί ένα σπιτικό να φιλοξενήσει μια τέτοια γεννήτρια και να παράγει ένα αξιοσέβαστο ποσοστό της ενέργειας που χρειάζεται;

Η απάντηση είναι όχι.

Αυτό το άρθρο θα μπορούσε να τελειώσει εδώ. Ας σας διασκεδάσω όμως λίγο ακόμα. Οι λόγοι είναι πολύ απλοί. Οι οικιακές γεννήτριες κοστίζουν πάρα πολύ, ζούνε πάρα πολύ λίγο και αποδίδουν αναλογικά ελάχιστα. Ένας μέσος όρος κόστους για μια σύγχρόνη ανεμογεννήτρια είναι του εύρους 5.000 - 50.000 ευρό, ενώ υπάρχουν αρκετές εταιρείες που πωλούν ανεμογεννήτριες από 50.000 - 100.000 ευρό. Στα διαφημηστικά φυλλάδια των εταιρειών μπορείτε να βρείτε ένα σωρό στατιστικά στοιχεία τα οποία υποστηρίζουν πως η ανεμογεννήτρια τους είναι σούπερ ντούπερ παραγωγική και θα παράγει το 20% της ενέργειας σας. Αυτά τα νούμερα είναι ήδη λίγα (αναλογικά με τα χρήματα της επένδυσης προς τον λογαριασμό του ηλεκτρικού σας) και ούτε αυτά ισχύουν. Οι μετρήσεις γίνονται σε ιδανικές συνθήκες με ταχύτητα ανέμου 10 μέτρα το δευτερόλεπτο, Ένα ποσοστό ανέμου που δύσκολα θα υπάρχει μόνιμα και σταθερά στη γειτονιά σας εκτός κι αν μένετε στο Σικάγο ή σε κάποιο ξωκλήσι του προφήτη Ηλία. Οι περισσότερες ανεμογεννήτριες όταν ενταχθούν σε ρεαλιστικό περιβάλλον (που σημαίνει όταν φυσάει έχει ανέμους από 4-9 μέτρα το δευτερόλεπτο και αυτά όχι σταθερά) παράγουν περίπου το 5% της ενέργειας που χρειάζεται το σπίτι σας. Με αυτούς τους ρυθμούς η εξόφληση της επένδυσης γίνεται σε περίπου... μμμ... 750 χρόνια. Όχι πολύ βολικό αν σκεφτείτε πως ο μέσος άνθρωπος ζει 70-90 χρόνια, η ανεμογεννήτρια έχει μέσο όρος ζωής είκοσι χρόνια (καθώς καταπονείται πολύ από τους δυνατούς ανέμους) και εγγύηση καλής λειτουργίας 6-10 χρόνια. Έτσι αν αγοράσετε εσείς μια, για να ξοφληθεί θα πρέπει εσείς και επόμενες δέκα γενιές σας να την λειτουργούν, συντηρούν και επιδιορθώνουν τζάμπα για όλη τους τη ζωή χωρίς να ξοδεύουν τίποτα. Παστέλι που θα έλεγε και ο Ιάσωνας.

Πολλές νέες επιχειρήσεις που ασχολούνται με την ανάπτυξη, εξέλιξη, παραγωγή και πώληση ανεμοτουρμπίνων, συνεχίζουν τον αγώνα, βγάζοντας συνέχεια νέα πιο εξελιγμένα μοντέλα με νέα υλικά, νέα αρχιτεκτονική που είναι "κατά τόσο τοις εκατό καλύτερη απ' το προηγούμενο" γιατί "το νέο μας σχέδιο ακολουθεί την καταστευή των φτερών των πουλιών ή των ψαριών γιατί έτσι μπλα μπλα μπλα αεροδυναμική μπλα μπλα μπλα" και ούτω καθεξής. . Παρ' όλα αυτά οι έμπρακτες αλλαγές που παρέχουν είναι ελάχιστες. Εκτός όλων αυτών οι οικιακές ανεμογεννήτριες είναι ογκώδης, κρύβουν την θέα (γιατί πρέπει να τοποθετηθούν ψηλά, καθώς εκεί ο άνεμος είναι πιο ισχυρός) και κάνουν θόρυβο. Γι ' αυτό και εγώ δεν έχω δει καμία ως τώρα. Ιδίως όταν  όλοι μπορούν να βάλουν φωτοβολταικά κύτταρα που είναι πολύ πιο φτηνά και πολύ πιο αποτελεσματικά.

Όμως η αιολική ενέργεια είναι πιο καθαρή από την ηλιακή (έχει λιγότερες απώλειες ενέργειας) και θα μπορούσε να είναι το τέλειο υποκατάστατο σε χώρες που δεν έχουν ήλιο πολλές ημέρες του χρόνου. Διάβασα κάπου πως : Οι αρχιτέκτονες δεν μπορούν να κάνουν τίποτα για να αλλάξουν ριζικά τις ανεμογεννήτριες, καθώς όλα εξαρτώνται απ' τον άνεμο κι αν δεν υπάρχει ισχυρός άνεμος δεν έχει σημασία το design και τα υλικά.

Αν και δεν μου έκατσε καλά προσωπικά αυτή η άποψη έτεινα να συμφωνήσω. Μοιάζει χαμένος σκοπός. Μα σκέφτηκα όμως πως υπάρχει κάτι το οποίο μπορούμε να αλλάξουμε. Μπορεί να μην μπορούμε να παράγουμε αρκετή ενέργεια ώστε να χτυπήσουμε σοβαρά ποσοστά της ετήσιας μας κατανάλωσης, όμως μπορούμε να στοχεύσουμε στα εξής δύο στοιχεία. Στο κόστος της γεννήτριας και στην χρήση του ρεύματος που παράγει.

Φανταστείτε χιλιάδες μικρά μεταλλικά modules που έχουν πάνω τους έναν αισθητήρα που ανιχνεύει τον άνεμο, αρκετά φώτα LED και μερικούς μηχανισμούς που ανοίγουν περάσματα. Έτσι ώστε μέσω του ανέμου που περνάει πρώτα απ' τις ανεμογεννήτριες παράγεται το ρεύμα, οι γεννήτριες φορτίζουν τις μπαταρίες και οι τελευταίες ενεργοποιούν το σύστημα στο οποίο κάθε ένα από τα μικρά αυτά μεταλλικά modules λειτουργεί αυτόνομα και ανιχνεύει τον άνεμο. Όταν φυσάει, το module παίρνει ενέργεια και ανοίγει τα φώτα και τα ανοίγματα. Αυτό σε μια κλίμακα χιλιάδων τέτοιων modules θα δημιουργήσει ένα οπτικό εφέ, σαν χαρτογράφηση του ανέμου πάνω στη πρόσοψη καθώς και θα βελτιώσει αισθητά τον εξαερισμό του κτηρίου, κρατώντας έξω το κρύο και τη σκόνη.

Αυτό είναι και το project που δουλεύω αυτή στη στιγμή. Έχω ήδη φτιάξει μια ανεμογεννήτρια που μου παρέχει αρκετό ρεύμα (τάσης περίπου 1.7 V και έντασης 3A) για να λειτουργήσω το πρωτότυπό μου μεγέθους ένα επί ένα μέτρων (το οποίο αποτελείται από 9 modules) με άνεμο ταχύτητας τεσσάρων μέτρων ανά δευτερόλεπτο (άνεμος που δεν είναι δυνατός αρκετά για να ξεκινήσει να παράγει ρεύμα στις περισσότερες εμπορικές γεννήτριες) τον οποίο βγάζει ο εξαερισμός του laser cutter της σχολή μου. Ο τελικός στόχος είναι τόσο ποιητικός όσο και πρακτικός. Να παίρνεις τον άνεμο που ήδη υπάρχει γιατί εκτός από τον εξαερισμό του laser cutter της σχολής μου υπάρχουν ένα σωρό άλλα μέρη που λόγω συνθηκών υπάρχει δυνατός άνεμος (βλ. είσοδοι μετρό) και να τον αξιοποιείς για να πετύχεις κάτι, όχι απαραίτητα να σώσεις το πορτοφόλι σου. Φανταστείτε ένα κτήριο που ζωγραφίζεται απ' τον άνεμο. Ένα κτήριο που αναπνεύει μαζί με τον άνεμο.  Σύντομα περισσότερες λεπτομέρειες και περισσότερες φωτογραφίες.

Και οι πρώτες απ' το ugly prototype v 1.2 !! Προς το παρόν έχω καταφέρει να το κάνω να ανταποκρίνεται στον αέρα, με έναν ανεμιστήρα παλιού υπολογιστή που λειτουργεί ως αιολικός αισθητήρας. Αυτό γιατί ο ανεμιστήρας έχει μέσα ένα μικρό μοτεράκι το οποίο απ' τη μάνα του το έχει ώστε όταν του παρέχεται ρεύμα να γυρίζει. Αντιστρέφοντας την διαδικασία παίρνω τα βολτ που παράγει το μοτέρ του ανεμιστήρα ως μετρήσεις. Περνώντας τα βολτ σε ένα arduino board χαρτογραφώ τις ενδείξεις του ανεμιστήρα και από εκεί και πέρα μπορώ να το οδηγήσω να κάνει διάφορες κινήσεις ανάλογα με τις τιμές που του δίνω. Το analog input του arduino διαβάζει  νούμερα ως κλίμακες από 0-5V που τα μετατρέπει αριθμιτικά σε 0-1023.

--------------------------------------

22-11-1983

--------------------------------------

Το project έχει πάρει μια νέα κατεύθυνση μετά τις πολύ δημιουργικές προτάσεις του Theo Spyropoylos που είχα την τιμή να γνωρίσω εδώ στο IAAC και να περάσω 2 εντατικά σέσιονς πάνω στο project μου. Το Heliotrope είναι ο καρπός όλων όσων είχα στο μυαλό μου, όλων όσων είχα σκοπό να εφαρμόσω με τα προσχέδιά μου, από την αρχή ως το τέλος η ιδέα προυπήρχε ακατέργαστη και επιέλους η τελική μορφή μοιάζει να έχει αρχίσει να διαφαίνεται. Σας παρουσιάζω λοιπόν το "Ηλιοτρόπιο". Το νέο μεταλλικό λουλούδι που θα παράγει ενέργεια τόσο από τον ήλιο όσο και από τον άνεμο. Τα πέταλά του είναι μικρές ανεμογεννήτριες μεγέθους 20-30 εκ. και το άνθος του είναι γεμάτο με φωτοβολταικά cells. Ο κορμός του είναι ελαστικός ώστε να μπορεί να ταλαντεύεται  ώστε να ευθυγραμμίζεται με την πορεία του ανέμου και να πετυχαίνει την μέγιστη έκθεση επιφάνειας. Με καλώδια η ενέργεια μεταφέρεται στη βάση του λουλουδιού (που οι διαστάσεις του είναι περίπου 1.5μ Χ 70 εκ. ) όπου και αποθηκεύεται σε μια μπαταρία.

Η αρτιότητα της λειτουργίας του εξαρτάται άμεσα από το μέγεθος του αλλά και από το νούμερο του συνόλου. Σκοπός είναι να δημιουργηθούν αστικά παρτέρια με λουλούδια που θα προσφέρουν ρεύμα, ελεύθερα σε όσους το αναζητούν, δημιουργώντας έτσι αστικά plugin spots με δωρεάν ρεύμα και ίντερνετ. Σε ένα μήνα που το project θα ολοκληρωθεί θα ανεβάσω και περισσότερες φωτογραφίες όπως και το πολυαναμενόμενο-και από εμένα πρωτότυπο!

Thesis project - Concert hall park

As the day of the presentation draws near, July the second, here are some renders of the music park that me and Ilaria designed, for our thesis project. A park that is hanging from 4 tube like structures joined together by a rigid shadowing panel that corresponds with the suns path, to provide optimal shadow on the ground. The program of the park includes various sports activities, 2 stages and two auditoriums, the main hanging over the riverside right across Manhattan, and the secondary is elevated, hanging over the center of the park. Two main ramps give access to these stages and create the pathways for the circulation of the park. Secondary pathways provide runways for cyclists and runners. In the entrance a semicircle is developed as a market where freelance artists and designers can sell their products, as well as concert oriented markets of musical instruments, and other products. A large suspended bridge provides the connection between the two stages and serves as a dancing platform, also hosting the various venting structures (bars food points and toilets) giving clear view directions over Manhattan. Here are some renders of the project.











More news after the presentation, until then , good luck to all of us!

Tree-housing with IAAC

The last week, 17-21 of May us, the students of IAAC (Institute of advanced architecture of Catalyna) designed and constructed a tree house in the area of Can Valldaura in a beautiful place, inside the forest northwest of Barcelona. The project was supervised organized and directed by the IAAC, and two of our tutors were there to assist us, as well as DR TREE and CANOPY MEG.  The project was done in four days and presented the last day, along with a BBQ at the estate of can Valldaura. The first day the students were organized in small groups of 4-5 to propose a design of a treehouse for 1-2 people, according to some given specifications of the workshop. Some of the most important restrictions were about the impact of this house to nature. Only dead trees were cut into pieces, and all the materials used were used for the structure arming and coverage of the project.





















The project was a simple but incredibly interesting experiment on tensegrity structures, which gave us a lot of real scale experience on how an idea can be actually build and which are the problems and constraints that occur during the scaling up, from a small scale model, to a large scale structure. The days we spend in the mountains was a perfect change of reality that relaxed all of us, even if hard labour was involved. For sure this project was a big success, and we all hope it stays up there, between the trees for many years to come.

Here is a link to the official BLOG of our school project