Året er 2050. Den fryktede stormen Olav Trygvason er kommet. Trondheim by blir isolert. Det er umulig å komme inn og ut av byen. Jordskred og oversvømmelse har ødelagt innfartsårene (E6 nord og sør). Kraftproduksjonen ved øvre og nedre leirfoss er slått ut av ekstremværet. Dette betyr at kritisk infrastruktur som sykehus og telekommunikasjonsanlegg er uten strøm. Panikk bryter ut blant Trondheims befolkning. Under denne katastrofen må man anta at et stort antall mennesker vil bli skadd og såret, og vil trenge medisinsk behandling. For at et moderne sykehus skal være i drift, er det avhengig av krafttilførsel for å kunne behandle både innlagte og nytilkomne pasienter. Operasjonsstue, intensivavdeling og blodbank må være operative under en katastrofe. Nødaggregatet på sykehuset har en begrenset kapasitet. Stormens varighet er ukjent, og man vet ikke når man får eksisterende infrastruktur tilbake i drift. Flytting av pasienter til andre sykehus er umulig på grunn av blokkerte veier. Vår løsning på et slikt scenario er en flyvende vindturbin, som kan produsere effekt til å drifte nødvendige fasiliteter på St. Olavs hospital i lengre tid mens annen kraftproduksjon er nede. Dette sikrer befolkningen i Trondheim et helsetilbud for akutt skadde frem til katastrofen er over.
Vårt produkt er en Flying turbine for the wind (FTW). Under katastrofer kan slike FTW raskt settes i drift, og brukes til å produsere kraft under ekstreme forhold. Produktet består av flere deler. Skroget er laget av et fleksibelt, lett, slitesterkt materiale. Skroget blir fylt med helium, som sørger for FTW ens flyvedyktighet. Hale- og sidefinner sørger for optimal plassering i lufta. I sentrum av FTW en er det en vindturbin som produserer kraft fra den passerende vinden. Inne i FTW en er det også en generator som leverer bruksklar kraft til sykehuset. Kraften transporteres via en ledning, som også fungerer som en forankring ttil bakken. Konsepttegning 1: Vindturbin sett forfra FTW skal være enkel å gjøres i stand til drift fra lagret tilstand. Turbinene kan da produsere sårt tiltrengt strøm til sykehuset nærmest umiddelbart etter krisetilstanden oppstår. En enkel montering begrenser personellressurser brukt til montering. Dette gjør at turbinene raskere kan settes i drift. Helium fylles i ballongene via et munnstykke, slik at de blåses opp. FTW en er så klar til å kobles til sykehusets nødnett. Trondheim sentrum, inkludert Øya, der St. Olavs hospital er lokalisert, ligger meget flatt. Dette gjør plassering av vårt produkt ideelt i sykehusområdet. Sykehuset ligger langs Nidelva. Her er det plass til å ha flere vindturbiner. Dette reduserer også skadeomfang hvis ekstremværet skulle få noen av ballongene til å havarere, ved at turbinen lander i elva istedenfor over sykehusområdet. Lengden på ledningene for kraftoverføring fra vindturbinene til sykehusets kraftnett reduseres på grunn av kort avstand. Med dette begrenser man også effekttap igjennom ledningen.
Konsepttegning 2: Vindurbin sett fra siden Vi har som mål å kunne supplementere nødaggregatet på St. Olavs hospital. Helst ved å kunne produsere nok effekt til å drive kritiske deler av sykehuset. Grovt estimat av effektforbruk ved St. Olav under krise per sekund 237 kw/s [1] Dette er energiforbruket til ett sykehusbygg på St.Olavs på en vanlig dag. i en krisesituasjon vil flere av sykehusets funksjoner måtte legges ned, og det krevde strømforbruket samlet for drift av kritiske avdelinger kan tenkes å være ca. dette- men dette er tallet vi har valgt å jobbe med. Effekt som en vindmølle produserer kan utrykkes som: P a = 1/2 ξ ρ A v 3 [2] Gitt oppgaveteksten på yourextreme.no og egne estimater har vi valgt disse parameterne: ρ = 1.2 kg/m 3 (Lufttetthet) v = 17 (m/s) (Vindhastighet, et ikke urimelig tall under et ekstremvær) ξ = 0.3 (Effektivitet. Effektive vindmøller i dag ligger på ca. 0.4.) A = 314 m 2 Med disse parameterene vil FTW ene kunne produsere en effekt på 277 kw. Nok til å drifte kritiske deler av St. Olav under Olav Trygvasons vrede. FTW er ikke ment til å erstatte St. Olavs nødaggregat, men fungere som et supplement for å kunne holde dette gående over lengre tid. Vindstyrke vil variere og vinden vil bytte retning (midlertidig effekttap mens FTW retter seg inn). En annen utfordring er sikkerheten rundt systemet, da det ikke vil være et stillestående, statisk system.
Det er mulig å produsere få FTW er med store blader, som produserer mye kraft. En annen mulighet er å produsere flere, små FTW er med mindre blader, som tilsammen produserer tilsvarende kraft. Fordeler: -Større effekt -Stabile Lange blader Ulemper: -Krever store, spesialtilpassede lagre -Krever større oppsettsressurser -Manøvrering er vanskeligere på grunn av stor FTW -Svært tung hvis noe skulle gå galt Korte blader Fordeler: -Turbinene lagres som flere moduler -Enklere oppsett -Manøvrering er lettere på grunn av liten FTW Ulemper: -Lavere effekt. Man må ha flere FTW for å kunne forsyne sykehusets nødaggregat. -Flere små FTW krever mer lagringsplass For å få dekket sykehusets kraftbehov under en krise trenger man: Én FTW med blader på 10 meter Fire FTW med blader på 5 meter
FTW består av Andreas Aarvold, Einar Arbo Magnus Aarskog og Peder Aaby. Fem studenter fra kybernetikk og elektronikk. Til tross for relativt like studieretninger har alle kompetanse innenfor forskjellige retninger: Andreas Aarvold - 2. klasse Teknisk Kybernetikk. Storkar fra Ytre-Enebakk. Sitter på sin høye trone på Tyholt og drikker vin med kiwismak. Så en vindmøllepark fra et fly en gang. Einar Arbo - 2. klasse Elektronikk. Har fra tidligere en bachelor i sykepleie, og har jobbet på St. Olavs hospital. Har stor interesse for medisinsk teknologi, og har innsikt i utfordringer helsevesenet står overfor. Ekspert på å inhalere helium. Magnus Aarskog - 2 klasse Teknisk Kybernetikk. Fra Bø i Telemark. På videregående var han innbytter på skolelaget i volleyball. Tidligere baywatchmann av høyere grad i Bø Sommarland. Peder Aaby - 2. klasse Elektronikk. Driver eget aksjeselskap. Vant skolesjakkturnering i 6. og 7. klasse. Kilder: [1] Strømforbruk St. Olavs hospital (2012) http://www.arkitektur.no/kunnskapssenteret-st-olavs-hospital?arcca=1fca18b6-e7cc-409a-97cc- 612454d53047&ecomea=e1b51d11-17a8-460f-88d4-9f9c194db299 [2] Kraftproduksjon Vindmøller http://www.engineeringtoolbox.com/wind-power-d_1214.html