Land Art Generator


   status: Konkurs


   autorzy: Łukasz Gawlas, Krzysztof Leszczyński


   lokalizacja: Zjednoczone Emiraty Arabskie


   rok: 2010



ENERGIA SŁOŃCA
Trudno porównywać ilość energii produkowanej przez Słońce z jakimkolwiek źródłem energii stworzonym do tej pory przez człowieka. W ciągu jednej tylko godziny Słońce dostarcza Ziemii energię równą rocznemu światowemu zapotrzebowaniu. Ten naturalny reaktor termojądrowy bombarduje każdy metr kwadratowy powierzchni Ziemii energią równą 1200W. Pozostaje tylko jedno pytanie... w jaki sposób ją pozyskać. ELEKTROWNIA SŁONECZNA Zlokalizowana w konkretnym punkcie na powierzchni Ziemii, elektrownia słoneczna musi borykać się z okresowym brakiem energii nie tylko podczas nocy ale także w pochmurne dni. Jej chwilowa moc jest proporcjonalna do ilości odbieranego światła słonecznego. Ale nie tylko wielkość produkcji energii zmienia się w czasie. DZIENNE ZAPOTRZEBOWANIE NA ENERGIĘ ELEKTRYCZNĄ Zapotrzebowanie na energię eletryczną zmienia się w ciągu doby, co ma związek z aktywnością człowieka podczas 24-godzinnego cyklu. Najmniejsze zapotrzebowanie na energię ma miejsce około 3 nad ranem. Od tego momentu zapotrzebowanie stale rośnie, aż do szczytu o godzinie 13. Następnie zapotrzebowanie lekko spada, pozostając jednak na wysokim poziomie aż do godziny 20, kiedy osiągnięty zostaje wieczorny szczyt, po którym gwałtownie spada.

REDYSTRYBUCJA ENERGII
Jak pogodzić rozkład produkcji energii elektrycznej elektrowni słonecznej z rozkładem dobowego zapotrzebowania na prąd? To jest prawdziwe zagadnienie i wyzwanie. MAGAZYN ENERGII ELEKTRYCZNEJ Główną cechą nadprzewodników jest całkowity brak występowania oporu przewodzonia prądu elektrycznego. W konsekwencji tego zjawiska, w pierścieniu wykonanym z nadprzewodnika, prąd elektryczny może płynąć dowolnie długo. Fakt ten sprawia, że nadprzewodniki są potencjalnie doskonałą metodą przechowywania energii elektrycznej. W rzeczywistości jest to jedyna metoda, która przechowuje prąd elektryczny w sposób bezpośredni. Niestety technologia nadprzewodników jest we wczesnej fazie rozwoju i nadal potrzebuje bardzo niskich temperatur do pracy, co czyni ją bardzo drogą. Wracając do rzeczywistości, obecnie istnieje pare systemów służących przechowywaniu energii elektrycznej stosowanych z mniejszym lub większym sukcesem. W przeciwieństwie do potencjalnych możliwości nadprzewodnictwa, najpierw energia elektryczna zamieniana jest na inny rodzaj energii jak cieplna, kinetyczna, potencjalna sprężystości lub grawitacji, czy też energia chemiczna a następnie w tej postaci przechowywana. Na żadanie następuje odwrócenie tego procesu, podczas którego energia elektryczna jest z pewnymi stratami odzyskiwana.

ELEKTROWNIA SZCZYTOWO POMPOWA
Użycie potencjalnej siły grawitacji do magazynowania energii wymaga działania na relatywnie dużych masach. Niemniej jednak ma ono niewątpliwe zalety, zwłaszcza jeśli czynnik roboczy jest powszechnie dostępny.Ten sposób magazynowania energii ma miejsce w elektrowniach szczytowo-pompowych, gdzie czynnikiem roboczym jest woda. Pompowana z dolnego zbiornika do górnego woda przechowuje energię potencjalną. Kiedy kierunek przepływu jest odwracany, turbiny wodne, które w pierwszej fazie pracowały jako pompy, zamieniają się w wysokowydajne generatory energii elektrycznej. Wydajność przechowywania energii elektrycznej w ten sposób sięga 80% niezależnie od czasu przechowywania. Powyższy proces wykorzystuje zjawiska czysto fizyczne, nie ma wpływu na właściwości chemiczne wody ani nie powoduje zanieczyszczenia. Ilość zmagazynowanej w ten sposób energii jest ograniczona tylko wielkością dwóch zbiorników wody.

FOTOWOLTAIKI
Ogniwa fotowoltaiczne są najbardziej popularnym systemem zamiany energii słonecznej na energię elektryczną. W przeciwieństwie do termicznej elektrowni słonecznej ogniwa fotowoltaiczne nie wymagają użycia ruchomych części takich jak lustra, heliostaty, obiegi wody, pary, turbiny czy generatory. Elektrownie fotowoltaiczne zamieniają energię słoneczną bezpośrednio na prąd stały, przy sprawności wahającej się obecnie w przedziale od 12% - 23%. Fotowoltaiki są powiązane bezpośrednio z technologiami kosmicznymi, gdzie sięga ich geneza. Prostota budowy ogniw wpłynęła na ich rozpowszechnienie jako niezależne źródła prądu dla rozmaitych urządzeń przenośnych, pojazdów czy budynków. Można je łączyć na wiele sposobów z architekturą.

PROJEKT
Pustynia...skrajna ekspozycja słoneczna i kilometry powtarzalnego do znudzenia krajobrazu. Wykorzystać energię słońca

SIATKA girih
Patrząc wstecz na sztuke i architekturę świata arabskiego, nie trudno zauważyć wielu powiązań z geometrią. Wysoko rozwinięta matematyka odcisnęła swoje piętno w innych dziedzinach na wiele sposobów. Geometria jako graficzna reprezentacja matematycznych zasad kształtowała formę architektoniczną i ornamentykę. Ta druga była przeważnie oparta na sześciokątnej lub ortogonalnej siatce, będącej podstawą okresowej tessalacji (podziału powierzchni na wielokąty) płaszczyzny, zdolnej pokrywać całe ściany powtarzalnymi wzorami. Prawdziwa rewolucja przyszła jednak wraz zastosowaniem siatki dziesięciokątnej, która umożliwiła generowanie wzorów nieokresowej tesselacji. Ten system tworzenia wzorów, składający się z kilku typów płytek, nazywany girih, tworzy w rzeczywistości wzór ‘regularnej nieregularności’. Co więcej, girih zachowują się w sposób podobny do fraktali. Kompozycja płytek w danej skali może utworzyć ten sam typ w większej skali. MASHRABIYA Siatka rozpięta jest pomiędzy kolumnami. Podążające za dziesięciokątną siatką kable niosą ogniwa fotowoltaiczne o kształtach elementów mozaiki girih. Panele rozmieszczone zostały w określonych regułach geometrii, która zawsze odgrywała dużą rolę w lokalnej kulturze. Podczas wędrówki pod tym mozaikowym dachem zmienia się natężenie światła. Od niemal pełnej ekspozycji słonecznej, aż do głębokiego cienia, gdzie słońce rzuca tylko niewielkie przebłyski przywołując motywy maszrabiji. Cała struktura unosi się nad powierzchnią pustyni w bezruchu. Zawieszona, wykonana przez człowieka ‘chmura’ rzuca niezliczone cienie i daje schronienie przed wszechobecnym słońcem. MOZAIKA W cieniu napowietrznej struktury, przyziemie urządzone jest na podstawie tej samej siatki geometrycznej z rozlokowanymi w jej obrębie elementami sztucznego krajobrazu. System komunikacji i kanałów wodnych opierają się na geometrii wzorów girih. Położenie elementów sztucznego krajobrazu takich jak wieże wodne, centrum komercyjne, stadion sportowy czy amfiteatr, wynikają z zastosowania siatki. Na obszarze projektu stworzono wiele rodzajów krajobrazu. Dominującym typem jest pustynia wraz z występującą na niej ubogą roślinnością. WODNE WIEŻE Cztery wysmukłe wieże wznoszą się nad poziom fotowoltaicznej mozaiki. Dominując nad okolicą podkreślają szczególną funkcję jaka przypada im w całej instalacji. Te wodne wieże są w rzeczywistości mini elektrowniami szczytowo-pompowymi, zdolnymi do przechowywania energii elektrycznej wytworzonej przez fotowoltaiki. Zwracają one zmagazynowaną energię elektryczną w czasie, gdy fotowoltaiki przestają ją wytwarzać. Podczas dziennego cyklu, tysiące litrów wody przemieszczają się z górnego zbiornika do dolnego i z powrotem. Wszystkie dolne rezerwuary wody połączone są ze sobą kanałami, których wąskie i głębokie przekroje minimalizują parowanie. Cały system tworzy układ naczyń połączonych i zasilany jest wodą z zatoki. Głównym celem wodnych wież jest magazynowanie energii elektrycznej, niemniej ubocznym efektem ich pracy jest wytworzenie prądów wodnych w kanałach. Zjawisko to wykorzystano projektując na jednym odcinku tor kajakarstwa górskiego. Na szczycie każdej wieży zlokalizowana jest platforma widokowa. Konstrukcja wież oparta jest na hiperboloidzie, którą charakteryzuje wysoka wytrzymałość i niskie zużycie materiału.

ELEKTROWNIA SŁONECZNA
powierzchnia ogniw fotowoltaicznych 130 116 m² średnia energia słońca przypadająca na powierzchnię ziemii 1 000 W/m² wydajność ogniw fotowoltaicznych 15 % nominalna moc elektrowni słonecznej 19,52 MW

ELEKTROWNIA SZCZYTOWO-POMPOWA
wysokość wież 150 m pojemność górnego zbiornika 4 x 7 812 m³ wysokość środka ciężkości wody 138 m potencalna energia masy wody (mxgxh) 4 x 10 575 MJ ESP wydajność 80% ESP całkowita energia 4 x 2,4 MWh ESP moc nominalna przez 10 godzin 4 x 0,24 MW