Magazynowanie energii w małych formach architektonicznych
Ludzie często stają przed rzeźbą w Gdyni i pytają, skąd bierze się światło po zmroku, skoro wiatr akurat nie wieje. Odpowiedź nie jest magiczna, lecz techniczna i znajduje się dokładnie 115 centymetrów pod ziemią, w betonowym fundamencie obiektu. To tam montujemy pakiety akumulatorów LiFePO4, które gromadzą każdą watogodzinę wytworzoną przez łopatki turbiny w ciągu dnia.
Dlaczego fundament to coś więcej niż beton
W Trioartajans od 7 lat projektujemy obiekty tak, aby były samowystarczalne. Standardowy fundament rzeźby kinetycznej ma u nas wymiary 120 na 120 centymetrów. W jego centralnej części zostawiamy suchą komorę na elektronikę o pojemności 43 litrów. To właśnie tam trafia serce systemu, czyli bateria, która waży dokładnie 19 kilogramów. Wykorzystujemy ogniwa litowo-żelazowo-fosforanowe, bo są bezpieczniejsze od tych w telefonach i nie wybuchną, nawet jeśli ktoś przypadkiem uszkodzi konstrukcję rzeźby.
Izolacja tej komory musi wytrzymać wilgoć panującą w Gdyni, zwłaszcza blisko morza. Stosujemy podwójne uszczelnienie klasy IP67 oraz warstwę wełny mineralnej o grubości 35 milimetrów. Dzięki temu zimą, gdy temperatura spada do -12 stopni Celsjusza, we wnętrzu akumulatora utrzymuje się stałe 4 stopnie powyżej zera. To kluczowe, bo bez tego bateria straciłaby 33% swojej pojemności w zaledwie jedną mroźną noc. Dbamy o to, by każda rzeźba działała bezawaryjnie przez minimum 8 lat bez konieczności odkopania fundamentu.
W naszych 42 dotychczasowych projektach sprawdziliśmy, że takie umiejscowienie baterii jest najrozsądniejsze. Złodziej ich nie wyjmie, a przechodnie nawet nie wiedzą, że pod ich stopami znajduje się magazyn energii o pojemności 3.2 kWh. (Swoją drogą, większość ludzi myśli, że to kable idą z miejskiej sieci do rzeźby, a jest dokładnie odwrotnie – to rzeźba mogłaby zasilić pobliską ławkę z ładowarką USB).
Fundament rzeźby to mała elektrownia, która musi wytrzymać nacisk 2 ton i mroźną wilgoć Bałtyku.
Zasada trzech dni bez słońca i wiatru
Każdy system energetyczny w Trioartajans projektujemy z marginesem bezpieczeństwa na poziomie 72 godzin. Oznacza to, że jeśli przez 3 dni z rzędu w Gdyni panuje flauta i gęsta mgła, instalacja artystyczna nadal będzie świecić pełnym blaskiem po zmroku. Obliczyliśmy, że nasze oświetlenie LED pobiera średnio 12 watów na godzinę. Przy akumulatorze o pojemności 150 amperogodzin, mamy zapas, który pozwala na spokojny sen inwestora nawet podczas najbardziej ponurej jesieni.
W listopadzie 2023 roku przeprowadziliśmy test na jednej z rzeźb przy ulicy Świętojańskiej. Wyłączyliśmy turbinę wiatrową na całe 4 dni. Rzeźba przestała się kręcić, ale jej podświetlenie zgasło dopiero piątego dnia o godzinie 4:14 rano. To pokazuje, że nasze wyliczenia nie są tylko teoretyczne, ale sprawdzają się w realnych warunkach miejskich. Nie obiecujemy cudów, po prostu stosujemy fizykę i odpowiednio duże ogniwa, które nie boją się braku zasilania przez kilka dób.
Ważnym elementem jest też inteligentny sterownik, który monitoruje napięcie co 14 minut. Jeśli bateria spadnie poniżej 22% poziomu naładowania, system automatycznie zmniejsza natężenie światła o połowę. Przechodzień ledwo to zauważy, a rzeźba zyska dodatkowe 9 godzin pracy. Takie podejście pozwala nam uniknąć całkowitego rozładowania baterii, co drastycznie wydłuża jej życie. W naszych ostatnich 11 projektach nie zanotowaliśmy ani jednej awarii związanej z brakiem prądu.
Montaż i serwis bez rozbiórki konstrukcji
Dostęp do elektroniki musi być prosty, mimo że rzeźba waży setki kilogramów. Opracowaliśmy system bocznej rewizji, ukrytej pod metalową maskownicą w kolorze ultramaryny. Po odkręceniu 4 śrub imbusowych, technik ma dostęp do wszystkich bezpieczników i złącza diagnostycznego. Nie trzeba wzywać koparki ani niszczyć trawnika w parku. Cały przegląd okresowy, który zalecamy wykonywać co 18 miesięcy, zajmuje dokładnie 45 minut.
Podczas takiego serwisu sprawdzamy czystość styków i stan naładowania ogniw. Używamy do tego dedykowanego urządzenia, które łączy się ze sterownikiem przez protokół RS485. W Trioartajans zatrudniamy 5 osób, z czego każda zna te systemy na pamięć. Marek Zapała, nasz główny elektronik, potrafi zdalnie sprawdzić parametry wszystkich 47 aktywnych instalacji w mniej niż 22 minuty. Jeśli widzimy, że sprawność spada, jedziemy na miejsce, zanim rzeźba faktycznie przestanie świecić.
Koszty utrzymania takiego magazynu energii są niskie. Wymiana filtrów i uszczelek to wydatek rzędu 240 złotych raz na dwa lata. Porównując to do kosztów ciągnięcia 100-metrowego kabla zasilającego z najbliższego budynku, oszczędności na samym starcie wynoszą około 8 400 złotych. Prąd ze słońca i wiatru jest u nas darmowy, a jedynym kosztem jest właśnie ta bateria ukryta w betonie, która spłaca się zazwyczaj po 32 miesiącach użytkowania.
Prawdziwa technologia to taka, której nie widać, a która działa przez lata bez proszenia o uwagę.
Bezpieczeństwo i normy w przestrzeni publicznej
Stawianie obiektów produkujących prąd w miejscach, gdzie bawią się dzieci, wymaga szczególnej uwagi. Nasze magazyny energii działają na niskim napięciu 24V. Jest to bezpieczne dla człowieka nawet w przypadku zalania fundamentu wodą. Każdy moduł posiada potrójne zabezpieczenie przeciwzwarciowe. Jeśli czujnik wykryje nawet 1% wilgoci wewnątrz obudowy baterii, system natychmiast odcina zasilanie i wysyła powiadomienie do naszego biura w Gdyni.
Współpracujemy z urzędami miast i architektami krajobrazu, którzy cenią sobie to, że nie muszą martwić się o pozwolenia na budowę przyłączy energetycznych. Nasza rzeźba jest traktowana jak element małej architektury, ponieważ nie jest na stałe wpięta w sieć. To skraca czas realizacji projektu o średnio 4 miesiące, bo omijamy całą biurokrację związaną z zakładem energetycznym. Czysta kreska w projekcie oznacza u nas realny zysk w czasie i pieniądzach.
Podsumowując, magazynowanie energii w rzeźbach Trioartajans to nie jest tylko dodatek, ale podstawa ich istnienia. Dzięki 19-kilogramowym pakietom LiFePO4 nasze dzieła są niezależne, ekologiczne i bezpieczne. To połączenie sztuki z rzemiosłem elektrycznym pozwala nam tworzyć obiekty, które nie tylko ładnie wyglądają, ale pełnią funkcję miejskich latarni, zasilanych wyłącznie przez naturę. Każda kolejna realizacja uczy nas, jak jeszcze lepiej upakować te watogodziny w betonowej podstawie.
