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10 innovaciones en energía eólica

10 innovaciones en energía eólica
Satisfacer
  1. Recoger primero
  2. Mándalo
  3. Comenzando con el motor Tesla
  4. Comience con un motor a reacción
  5. ¡Levitación!
  6. Errante
  7. Empiece con una vela
  8. Se Flexible
  9. Cambia tu peso
  10. Flotante

10: Recoge primero

Las palas HAWT tradicionales, como las anteriores, mantienen una orientación vertical, pero los diseños futuros pueden canalizar el aire desde varias direcciones en una.

FRANK PERRY / AFP / Getty Images

Se hizo omnidireccional, con álabes de turbina ajustables montados en una orientación vertical tradicional que puede moverse para adaptarse al cambio de dirección. IMPLUX sigue el método de otra manera, canalizando aire desde varias direcciones en una configuración de eje vertical.

Los inventores de Katru, en su modelo de trabajo de una turbina eólica de techo para la generación de energía a pequeña escala, crearon un dispositivo que captura más viento, capturándolo antes de que llegue a las palas de la turbina. [source: Yirka]. Una cámara de lamas redondas actúa como una estructura de succión de 360 ​​grados que toma el viento de todas las direcciones y lo redirige en una: hacia arriba, hacia las palas giratorias horizontalmente (orientación de helicóptero).

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Como la turbina está cerrada y las palas de la carcasa están unidas, es seguro para las aves y produce muy poco ruido en comparación con las formas actuales de la turbina. [source: Katru Eco-Inventions].

IMPLUX se instalaría en la parte superior de los edificios para capturar la energía relativamente no utilizada que circula en los centros urbanos. El modelo más reciente mide solo 2,7 metros de altura y pesa 1,2 kilovatios; El plan de Katru es aumentarlo a un máximo de 6 kilovatios para fines de 2013, cuando IMPLUX esté disponible en el mercado. [source: Katru Eco-Inventions].

Entonces, en un nivel completamente nuevo …

9: enviar

El fundador de Joby Energy tiene su prototipo de aerogenerador aerotransportado.

El fundador de Joby Energy tiene su prototipo de aerogenerador aerotransportado.

Robert Nickelsberg / Getty Images

Muy por encima del suelo, hay suficiente energía eólica para alimentar 50 globos terráqueos, según el grupo de la industria de Energía Alternativa. [source: Alternative Energy]. Estos vientos de gran altitud, históricamente fuera del alcance de nuestra tecnología y ciencia, pueden estar en el proceso de alimentar nuestras redes.

Varias empresas están diseñando turbinas aerotransportadas que flotarían miles de pies en el aire, convirtiendo los vientos de gran altitud en electricidad. Los proyectos van desde estructuras parecidas a cometas hasta dirigibles, esencialmente turbinas voladoras que capturarían el viento, lo convertirían en electricidad y lo transportarían a la Tierra a través de un cable.

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Abundan las preocupaciones por la seguridad, otra razón por la que volar turbinas ha sido un sueño difícil [source: Alternative Energy]. La Administración Federal de Aviación ha recomendado un límite de 600 metros (2,000 pies) para tales estructuras, para evitar interferencias con el tráfico aéreo, y los diseñadores deben demostrar que pueden aterrizar de manera segura sus turbinas en caso de falla de un gancho o condiciones climáticas extremas que causen otras averías.

Las turbinas de gran altitud se encuentran en diversas etapas de desarrollo. Todavía no se han probado en las altitudes elevadas para las que están destinados. [source: Alternative Energy].

Entonces Tesla entra en juego.

8: Comience con el motor Tesla

Nikola Tesla, representado aquí como una estatua en su ciudad natal de Smiljan, Croacia, es el punto de partida para una nueva concepción del viento.

Nikola Tesla, representado aquí como una estatua en su ciudad natal de Smiljan, Croacia, es el punto de partida para una nueva concepción del viento.

HRVOJE POLAN / AFP / Getty Images

Inspirada en el diseño de un motor patentado por el inventor Nikola Tesla en 1913, una empresa llamada Solar Aero diseñó una turbina eólica sin palas, con una huella pequeña y, según los diseñadores, los costos de mantenimiento eran lo suficientemente bajos como para traer el precio de su electricidad al carbón. citas [source: Zyga].

La turbina Fuller utiliza discos de metal delgados para hacer girar un generador. Los discos de tipo aerodinámico están cerrados y en ángulo de modo que cuando el viento pasa a través de la unidad, giran independientemente de la dirección o la fuerza del viento. Como el número de discos se puede aumentar o disminuir para lograr diferentes potencias y tamaños, la turbina Fuller se puede adaptar fácilmente para adaptarse a una amplia variedad de ubicaciones.

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Según Solar Aero, el fácil acceso al accionamiento y la configuración del generador, junto con los requisitos de altura reducidos, dado que el espacio libre de las palas no es un factor, significa menores costos de mantenimiento. Eliminar el espacio de las palas en la ecuación también significa que las unidades se pueden colocar más cerca unas de otras, de modo que 20 turbinas Fuller requerirían menos tierra que las máquinas de palas estándar. [source: Zyga].

Como muchas otras innovaciones en esta lista, la turbina Fuller tiene en cuenta las aves: se filtra todo el sistema de movimiento.

Por tanto, otro motor actúa como musa.

7: comienza con un motor a reacción

El motor a reacción es el punto de partida de algunos nuevos modelos eólicos.

El motor a reacción es el punto de partida de algunos nuevos modelos eólicos.

PHILIPPE LOPEZ / AFP / Getty Images

Una subsidiaria del fabricante aeroespacial FloDesign ha incorporado el concepto de motor a reacción a la energía eólica. La turbina eólica FloDesign es más pequeña que las estructuras de turbinas eólicas actuales, pero puede, según sus inventores, producir hasta cuatro veces más energía. [source: LaMonica].

Como un motor a reacción, FloDesign tiene una serie de paletas fijas ubicadas frente a las paletas de la turbina móvil. Están espaciados y en ángulo para aprovechar las variaciones en la velocidad del viento para producir un vórtice que se mezcla rápidamente, un vórtice que succiona el viento adicional (que se perdería en los diseños típicos de turbinas) y lo acelera. [source: Bullis]. Es este mayor volumen de aire que se mueve más rápido el que alcanza las palas en movimiento, lo que hace que el generador gire.

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Los diseñadores de unidades dicen que FloDesign puede producir tanta energía como una unidad HAWT el doble de su tamaño [source: Bullis]. En 2011 la unidad se instaló en una isla del puerto de Boston y funcionó bien [source: Watt Now].

Así que elimina la fricción …

6: ¡Levitación!

La levitación magnética ya se está utilizando para mover trenes, como el que se está probando en Alemania.

La levitación magnética ya se está utilizando para mover trenes, como el que se está probando en Alemania.

NIGEL TREBLIN / AFP / Getty Images

Una de las razones por las que las turbinas eólicas son relativamente ineficientes es la fricción entre las partes móviles. [source: Fecht]. Esta fricción desperdicia energía, reduciendo la potencia de la turbina. Si pudiera, por ejemplo, hacer levitar las palas de una turbina en lugar de unirlas físicamente a la base, esa fricción se eliminaría.

Esta tecnología está disponible. Varias empresas, en diferentes etapas de desarrollo, están funcionando turbinas de levitación magnética. La levitación magnética, que ha estado impulsando los trenes de energía limpia durante años, tiene el potencial de aumentar la eficiencia de las turbinas eólicas hasta en un 20%, según el Instituto de Investigación de Energía de Guangzhou, con sede en China. [source: Fecht]. Estas unidades sin fricción pueden aprovechar el viento más lento, convertir más energía eólica que capturan en electricidad y experimentar menos desgaste que los diseños tradicionales.

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Las empresas estadounidenses Regenedyne y NuEnergy desarrollan turbinas de levitación magnética para la venta comercial. Los modelos son más silenciosos, más seguros para las aves y significativamente más baratos que las unidades de “molino de viento” [source: NuEnergy]. La vida tendría mucho que ver con eso: Regenedyne afirma tener una vida útil de la turbina de levitación magnética de 500 años, en comparación con aproximadamente 25 años para los modelos de fricción actuales. [source: Off Grid Technologies].

Entonces la energía eólica se vuelve recreativa …

5: da un paseo

El aspecto futurista de Abu Dhabi podría relajarse para incluir un paisaje de remolinos sin juncos con forma de espadas.

El aspecto futurista de Abu Dhabi podría relajarse para incluir un paisaje de remolinos sin juncos con forma de espadas.

Alan Copson / Elección del fotógrafo / Getty Images

Los planificadores de Abu Dhabi imaginaron una comunidad futurista donde la energía limpia sería más que energía; será apreciado. Las empresas de diseño presentaron propuestas y una empresa con sede en Nueva York ganó el primer premio por su concepto de un campo de turbinas en forma de junco que se mueven con la brisa como tallos de trigo.

Atelier DNA imaginó turbinas delgadas y elegantes llamadas Windstalks. Cada barra iluminada por LED de 55 metros (180 pies) oscila con el viento, creando energía cinética para impulsar un generador de torque [source: Danigelis]. Un diseño delgado y sin cuchillas permite un alcance cercano, seguridad para pájaros y murciélagos, y lo más importante, una agradable caminata nocturna: los diseñadores esperan que algún día los residentes deambulen por una granja de Windstalks, experimentando la energía limpia como algo así como un ‘arte’.

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La idea convierte el parque eólico en una estructura visualmente agradable, en lugar de sustentarse en nombre de una energía limpia y renovable. Es una forma innovadora de eliminar una de las objeciones más fuertes a los parques eólicos en la actualidad, mientras se imagina la posibilidad de que, en el futuro, la gente realmente quiera vivir cerca de hectáreas y hectáreas de turbinas.

Entonces, recurra a una de las formas más antiguas y eficientes de aprovechar la fuerza del viento …

4: comienza con una vela

Las velas capturan la energía eólica mejor que cualquier otro proyecto humano.

Las velas capturan la energía eólica mejor que cualquier otro proyecto humano.

laura a. vatios / Flickr / Getty Images

Una de las formas más antiguas de aprovechar la energía eólica es navegando. Desde que los primeros constructores de barcos erigieron un mástil, la vela única ha utilizado más energía cinética del viento para uso humano que cualquier otra estructura. [source: Zaghdoud].

Navegar como inspiración para una turbina eólica de alta eficiencia, por lo tanto, tiene mucho sentido y Saphon Energy espera implementarlo en una turbina en forma de vela que llama Saphonian. En comparación con un diseño de aleta estándar, la turbina más aerodinámica y de baja fricción puede usar hasta el doble de la cantidad de energía en una fuente de viento determinada, usándola para crear presión hidráulica para impulsar un generador. [source: Zaghdoud]. Según Saphon, su último prototipo es dos veces más eficiente que una turbina eólica típica [source: Zaghdoud].

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Como observación interesante, Saphonian deriva su nombre de Baal-Saphon, una deidad del viento en la religión de la antigua Cartago. En particular, Baal-Saphon gobernó el viento que haría que los mares se elevaran y fue venerado por los marineros cartagineses en sus viajes. [source: Saphon].

Entonces, en la punta de la hoja …

3: sé flexible

El desgaste de las palas de rotor tradicionales contribuye al costo de la energía eólica.

El desgaste de las palas de rotor tradicionales contribuye al costo de la energía eólica.

Sean Gallup / Getty Images

El desgaste es un problema grave en las turbinas eólicas, ya que la sustitución repetida de piezas caras aumenta el coste de la energía que generan. El Laboratorio Nacional de Energía Sostenible en Risø, Dinamarca, está abordando uno de los mayores factores de desgaste: la carga extraordinaria que se ejerce sobre las estructuras de las turbinas cuando giran sus enormes palas. [source: Alternative Energy].

Para reducir esta carga, los investigadores de Risø diseñaron un tipo diferente de hoja, o al menos un tipo diferente de filo. Creen que un borde de fuga que se puede doblar a medida que gira la hoja, creando un flujo de aire más suave fuera de la hoja, reducirá significativamente la carga sobre la estructura de soporte. [source: Alternative Energy].

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Los investigadores citan los flaps en las alas de los aviones como ejemplo del concepto: estos flaps cambian la forma del ala para proporcionar un mayor control de las fuerzas de sustentación durante el despegue y el aterrizaje. Un borde de fuga de goma, por medios similares, podría aumentar la estabilidad de las palas giratorias de la turbina, reduciendo la cantidad de tensión en los componentes que las mantienen juntas. [source: Alternative Energy].

El margen flexible de Risø aún se encuentra en la fase de investigación y diseño.

Entonces, una nueva forma de hacer esto en el mar …

2: cambia el peso

Estas enormes patas de acero de tres radios son necesarias para anclar cada turbina en un parque eólico del Mar del Norte, un requisito que hace que algunas construcciones en alta mar sean prohibitivamente caras.

Estas enormes patas de acero de tres radios son necesarias para anclar cada turbina en un parque eólico del Mar del Norte, un requisito que hace que algunas construcciones en alta mar sean prohibitivamente caras.

Sean Gallup / Getty Images

Los parques eólicos marinos ofrecen un enorme potencial para la energía eólica, pero las posibles desventajas hacen que su futuro sea incierto. Una de las mayores preocupaciones es financiera, especialmente cuando se trata del costo de anclar una turbina eólica en el fondo del océano. El precio de esta construcción es tan elevado que plantea dudas sobre la viabilidad de generar energía offshore a gran escala.

Muchas empresas buscan formas de reducir este costo. Uno de ellos, Technip, lo atacó desde una esquina del centro de gravedad, girando la estructura de la turbina tradicional de lado. El efecto es una estructura más estable: el diseño de Vertiwind acerca el generador, el componente más pesado, a la superficie del océano: 20 metros sobre el nivel del mar, en lugar de los habituales 60 metros; También hace que el eje de rotación vertical [source: Gatto]. El resultado combinado es un centro de gravedad más bajo, lo que reduce la profundidad y complejidad de los requisitos de anclaje. [source: Snieckus]. Idealmente, las turbinas Vertiwind no necesitan atornillarse al fondo del océano.

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Desde enero de 2013, un prototipo de Vertiwind de 35 kilovatios está listo para ser probado en la costa francesa [source: Wind Power Intelligence].

Sin embargo, aparentemente este no es el único camino a seguir. Una innovación más reciente en la industria de las turbinas eólicas ofrece otra solución costa afuera costosa.

1: flotar

Las turbinas eólicas marinas actuales están conectadas al fondo marino;  en el futuro, las turbinas se pueden mantener en su lugar mediante un ancla.

Las turbinas eólicas marinas actuales están conectadas al fondo marino; en el futuro, las turbinas se pueden mantener en su lugar mediante un ancla.

Ulrich Baumgarten / Getty Images

WindPlus, una colaboración de energía eólica, también está en funcionamiento en el problema del anclaje. En este caso, sin embargo, la turbina mantiene su eje horizontal, como se puede ver en la mayoría de estructuras terrestres; el gran desarrollo aquí es un sistema de soporte llamado WindFloat.

WindFloat es una plataforma semisumergible que se mantiene en su lugar mediante un ancla de arrastre. En el deslizamiento de inclusión, no hay edificios bajo el mar, pero se arrastra un ancla a través del suelo hasta que se hunde a la profundidad deseada. La plataforma anclada a la resistencia soporta una turbina marina, como las de uso común en la actualidad. WindFloat tiene el potencial de permitir la instalación de turbinas más grandes a precios asequibles que los que actualmente producen energía marina.

Este diseño de turbina flotante no solo ahorra costes de instalación, sino también costes de montaje, ya que toda la instalación, tanto la plataforma como la turbina, se puede montar en el suelo. La tecnología actual se basa en el montaje en el mar, lo que implica unas condiciones mucho más inestables y logísticamente complejas. [source: Macguire]. WindFloats ya está en uso frente a la costa de Portugal y, a diciembre de 2012, los planes de instalación en Oregón están avanzando. [source: Recharge].

Este proyecto de Oregón recibió luz verde en parte gracias a nuevas concesiones de desarrollo de la Unión Europea y Estados Unidos. [source: Recharge]. El nuevo financiamiento gubernamental para la energía eólica, especialmente la variedad offshore, emitido a fines de 2012 podría significar importantes avances en el desarrollo. Con suerte, con el dinero para refinar el proyecto e implementar más pruebas en el mundo real, innovaciones como estas podrían aumentar en gran medida la viabilidad del viento como una fuente importante de energía limpia y asequible.

El futuro de la energía eólica puede parecer completamente diferente al de las conocidas y controvertidas turbinas de eje horizontal que conocemos.

El futuro de la energía eólica puede parecer completamente diferente al de las conocidas y controvertidas turbinas de eje horizontal que conocemos.

JANEK SKARZYNSKI / AFP / Getty Images

En los últimos años, una de las tecnologías de energía alternativa más prometedoras ha provocado más escepticismo que elogio. Las turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT), esas enormes torres de paletas que convierten un día tormentoso en energía limpia para la red, también pueden matar pájaros y murciélagos, requieren un costoso mantenimiento regular, tienen problemas de eficiencia y, a menudo, molestan a los residentes locales. y niveles de ruido no deseados (y posiblemente perjudiciales para la salud).

Por lo tanto, la instalación de parques eólicos en los Estados Unidos se desaceleró, pero una afluencia de fondos públicos en 2012 puede ofrecer nuevas esperanzas para el viento. [source: Hurdle]. La investigación arrojó sorprendentes posibilidades en las características y métodos de generación; muchas de las máquinas en la mesa de dibujo se ven y funcionan mucho como los “molinos de viento” a los que estamos acostumbrados.

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El futuro del viento puede no estar en las palas, en las granjas o incluso fijo en la Tierra. Aquí hay 10 de los enfoques más singulares para mejorar la forma en que convertimos el viento en electricidad. Algunos son algo de ensueño, otros en diversas etapas de diseño y prototipo, y algunos tienen fechas de venta comerciales provisionales.

Empezaremos por aquel cuyos inventores dicen que recibe mucho más viento que los modelos convencionales y podría llegar al mercado en 2013.