Il futuro dell'energia eolica potrebbe sembrare completamente diverso dalle familiari e controverse turbine ad asse orizzontale che conosciamo. JANEK SKARZYNSKI/AFP/Getty Images Una delle tecnologie energetiche alternative più promettenti ha, negli ultimi anni, raccolto più scetticismo che lodi. Turbine eoliche ad asse orizzontale (HAWT), quelli massicci, torri a pale che trasformano una giornata ventosa in energia pulita per la rete, può anche uccidere uccelli e pipistrelli, richiedono una costosa manutenzione regolare, hanno problemi con l'efficienza e in genere infastidiscono i residenti locali con viste improvvisamente ostacolate e livelli di rumore indesiderati (e forse malsani).
L'installazione di parchi eolici negli Stati Uniti è di conseguenza rallentata, ma un afflusso di finanziamenti governativi nel 2012 potrebbe offrire nuove speranze per l'energia eolica [fonte:Hurdle]. La ricerca ha prodotto alcune incredibili possibilità nelle caratteristiche e nei metodi di generazione; molte macchine sul tavolo da disegno sembrano e funzionano molto poco come i "mulini a vento" a cui siamo abituati.
Il futuro del vento potrebbe non essere nelle pale, negli allevamenti, o addirittura fissato alla Terra. Ecco 10 degli approcci più esclusivi per migliorare i modi in cui trasformiamo il vento in elettricità. Alcuni sono un po' sognatori, altri in varie fasi di progettazione e prototipazione, e una coppia vanta date provvisorie per la vendita commerciale.
Inizieremo con uno i cui inventori affermano che catturano molto più vento rispetto ai modelli convenzionali e potrebbero essere sul mercato nel 2013.
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Lame tradizionali HAWT, come quelli sopra, attenersi a un orientamento verticale, ma i progetti futuri potrebbero essere in grado di convogliare l'aria da molte direzioni in una. FRANK PERRY/AFP/Getty Images Omnidirezionale è stato fatto, con pale di turbina regolabili montate in tradizionale, orientamento verticale che può spostarsi per adattarsi al cambio di direzione. L'IMPLUX va in un altro modo con il metodo, incanalare l'aria da più direzioni in una configurazione ad asse verticale.
Gli inventori di Katru hanno, nel loro modello funzionante di una turbina eolica sul tetto per la produzione di energia su piccola scala, ha creato un dispositivo che cattura più vento raccogliendolo prima che colpisca le pale della turbina [fonte:Yirka]. In giro, la camera a doghe funge da struttura di aspirazione a 360 gradi che prende il vento viaggiando da tutte le direzioni e lo reindirizza in una sola:verso l'alto, alle pale rotanti orizzontalmente (orientamento simile a quello di un elicottero).
Poiché la turbina è chiusa, e le doghe della recinzione sono distanziate tra loro, non rappresenta alcun pericolo per gli uccelli e produce pochissimo rumore rispetto alle attuali forme di turbina [fonte:Katru Eco-Inventions].
IMPLUX verrebbe montato in cima agli edifici per catturare l'energia relativamente inutilizzata che scorre sui centri urbani. L'ultimo modello è alto solo 9 piedi (2,7 metri) e valutato a 1,2 kilowatt; Il piano di Katru è di portarlo a un massimo di 6 kilowatt entro la fine del 2013, quando l'IMPLUX è prevista per la disponibilità commerciale [fonte:Katru Eco-Inventions].
Prossimo, su un livello completamente diverso...
Il fondatore di Joby Energy sta con il suo prototipo di turbina eolica aerea. Robert Nickelsberg/Getty Images Modo, molto al di sopra del suolo, c'è abbastanza energia eolica per alimentare 50 globi, secondo il gruppo industriale Energia alternativa [fonte:Energia alternativa]. Questi venti d'alta quota, storicamente al di là della portata della nostra tecnologia e scienza, potrebbe essere sul punto di alimentare le nostre reti.
Diverse aziende stanno progettando turbine aviotrasportate che farebbero galleggiare migliaia di piedi nell'aria, convertire i venti d'alta quota in energia elettrica. I design spaziano dalle strutture tipo aquilone ai dirigibili, essenzialmente turbine volanti che catturerebbero il vento, convertirlo in energia elettrica, e inviarlo sulla Terra tramite un cavo.
Le preoccupazioni per la sicurezza abbondano, un altro motivo per cui le turbine volanti sono state un sogno in secondo piano [fonte:energia alternativa]. La Federal Aviation Administration ha consigliato un limite di 2, 000 piedi (600 metri) per tali strutture, per evitare interferenze con il traffico aereo, e i progettisti devono dimostrare di poter far atterrare le loro turbine in sicurezza in caso di guasto di un cavo o condizioni meteorologiche estreme causano altri malfunzionamenti.
Le turbine ad alta quota sono in varie fasi di sviluppo. Non sono ancora stati testati alle alte quote a cui sono destinati [fonte:energia alternativa].
Prossimo, Tesla entra in scena.
Nikola Tesla - qui raffigurato in forma di statua nel suo villaggio natale di Smiljan, La Croazia è il punto di partenza per un nuovo design del vento. HRVOJE POLAN/AFP/Getty Images Ispirato da un design del motore brevettato dall'inventore Nikola Tesla nel 1913, una società denominata Solar Aero ha progettato una turbina eolica senza pale, un ingombro ridotto e, secondo i progettisti, costi di manutenzione sufficientemente bassi da ridurre il prezzo della sua elettricità alle tariffe a carbone [fonte:Zyga].
La turbina Fuller utilizza sottili dischi di metallo per azionare un generatore. I dischi a profilo alare sono ravvicinati e angolati in modo tale che quando il vento scorre attraverso l'unità, girano, indipendentemente dalla direzione o dalla forza del vento. Poiché il numero di dischi può essere aumentato o diminuito per ottenere potenze e dimensioni diverse, la turbina Fuller può essere facilmente adattata per adattarsi a un'ampia gamma di posizioni.
Facile accesso alla configurazione del disco e del generatore, insieme a requisiti di altezza ridotta poiché la distanza della lama non è un fattore, significa minori costi di manutenzione, secondo Solar Aero. La rimozione del gioco della lama dall'equazione significa anche che le unità possono essere posizionate più vicine tra loro, quindi 20 turbine Fuller richiederebbero meno terreno rispetto allo standard, macchine a lame [fonte:Zyga].
Come molte altre innovazioni in questo elenco, la turbina Fuller tiene conto degli uccelli:l'intero sistema in movimento è schermato.
Prossimo, un altro motore funge da musa.
Il motore a reazione è il punto di partenza per alcuni nuovi progetti di vento. PHILIPPE LOPEZ/AFP/Getty Images Una filiale del produttore aerospaziale FloDesign ha adottato il concetto di motore a reazione nell'energia eolica. La turbina eolica FloDesign è più piccola delle attuali strutture delle turbine ma può, secondo i suoi inventori, produrre fino a quattro volte più energia [fonte:LaMonica].
Proprio come un motore a reazione, FloDesign ha una serie di pale fisse posizionate davanti alle pale della turbina in movimento. Sono distanziati e angolati per sfruttare le variazioni della velocità del vento per produrre un vortice a miscelazione rapida - un vortice che aspira ulteriore vento (che mancherebbe ai tipici progetti di turbine) e lo accelera [fonte:Bullis]. È questo maggior volume di aria che si muove più velocemente che colpisce le lame mobili, far girare il generatore.
I progettisti dell'unità affermano che FloDesign può produrre tanta energia quanto un'unità HAWT il doppio delle sue dimensioni [fonte:Bullis]. Nel 2011, l'unità è stata installata su un'isola nel porto di Boston, e si è comportato bene [fonte:Watt Now].
Prossimo, eliminando l'attrito...
La levitazione magnetica è già utilizzata per spostare i treni, come questo in fase di test in Germania. NIGEL TREBLIN/AFP/Getty Images Uno dei motivi per cui le turbine eoliche sono relativamente inefficienti è l'attrito tra le parti mobili [fonte:Fecht]. Questo attrito spreca energia, riducendo la potenza della turbina. Se potessi, dire, far levitare le pale di una turbina invece di fissarle fisicamente alla base, quell'attrito sarebbe eliminato.
Questa tecnologia è disponibile. Diverse aziende, nelle varie fasi di sviluppo, ci stanno lavorando turbine maglev . Levitazione magnetica, che da anni alimenta i treni ad energia pulita, ha il potenziale per aumentare l'efficienza delle turbine eoliche fino al 20%, secondo il Guangzhou Energy Research Institute con sede in Cina [fonte:Fecht]. Queste unità senza attrito possono sfruttare il vento che si muove più lentamente, trasformano più energia eolica che catturano in elettricità, e affrontare meno usura rispetto ai modelli tradizionali.
Regenedyne e NuEnergy, con sede negli Stati Uniti, stanno entrambe sviluppando turbine maglev per la vendita commerciale. I modelli sono silenziosi, più sicuri per gli uccelli e sono significativamente meno costosi delle unità di tipo "mulino a vento" [fonte:NuEnergy]. La durata della vita avrebbe molto a che fare con questo:Regenedyne sostiene una durata di vita della turbina maglev di 500 anni, rispetto a circa 25 anni per gli attuali, modelli pieni di attrito [fonte:Off Grid Technologies].
Prossimo, l'energia eolica diventa ricreativa...
L'aspetto futuristico di Abu Dhabi potrebbe alla fine ammorbidirsi per includere un paesaggio di turbine senza pale simili a canne. Alan Copson/La scelta del fotografo/Getty Images Gli urbanisti di Abu Dhabi hanno immaginato una comunità futuristica in cui l'energia pulita sarebbe più dell'energia; sarebbe goduto. Gli studi di progettazione hanno presentato proposte, e un'azienda di New York ha vinto il primo premio per il suo concetto di un campo di turbine simili a canne che si muovono nella brezza come steli di grano.
Atelier DNA immaginato sottile, graziose turbine chiamate Windstalks. Ogni LED illuminato, Lo stelo di 180 piedi (55 metri) ondeggia nel vento, creare energia cinetica per azionare un generatore di coppia [fonte:Danigelis]. un magro, il design senza lama consente una spaziatura ravvicinata, sicurezza per uccelli e pipistrelli e, più unicamente, una bella passeggiata serale:i designer sperano che i residenti un giorno possano fare passeggiate in una fattoria di stalattiti ondeggianti, vivere l'energia pulita come qualcosa di simile all'arte.
L'idea trasforma il parco eolico in un'installazione visivamente piacevole, piuttosto che uno da sopportare in nome della pulizia, energia rinnovabile. È un modo innovativo per rimuovere una delle obiezioni più forti oggi nei confronti dei parchi eolici, immaginando invece la possibilità che in futuro, le persone potrebbero effettivamente voler vivere vicino a ettari e acri di turbine.
Prossimo, chiamando uno dei più anziani, modi più efficienti per catturare la potenza del vento ...
Le vele catturano l'energia del vento meglio di qualsiasi altro disegno umano. laura a. watt/Flickr/Getty Images Uno dei modi più antichi per catturare l'energia eolica è la vela. Da quando i primissimi costruttori navali hanno eretto un albero, la semplice vela ha sfruttato più energia cinetica del vento per uso umano rispetto a qualsiasi altra struttura [fonte:Zaghdoud].
La vela come ispirazione per una turbina eolica ad alta efficienza, poi, ha perfettamente senso, e Saphon Energy spera di implementarlo in una turbina a forma di vela che chiama Saphonian. Rispetto ad uno standard, disegno a lame, più aerodinamico, la turbina a basso attrito può utilizzare fino al doppio della quantità di energia in una data fornitura di vento, usandolo per creare pressione idraulica per azionare un generatore [fonte:Zaghdoud]. Secondo Safone, il suo prototipo più recente è più del doppio più efficiente di una tipica turbina a vento [fonte:Zaghdoud].
Come interessante nota a margine, Saphonian prende il nome da Baal-Saphon, una divinità del vento nella religione dell'antica Cartagine. In particolare, Baal-Saphon governava il vento che avrebbe agitato i mari, ed era adorato dai marinai cartaginesi durante i loro viaggi [fonte:Saphon].
Prossimo, sul filo della lama...
L'usura delle pale del rotore tradizionali contribuisce al costo dell'energia eolica. Sean Gallup/Getty Images L'usura è un problema serio nelle turbine eoliche, perché la sostituzione ripetuta di parti costose aumenta il costo dell'energia generata. Il Risø National Laboratory for Sustainable Energy in Danimarca sta assumendo uno dei maggiori colpevoli di usura:lo straordinario carico posto sulle strutture delle turbine quando le loro enormi pale ruotano [fonte:Energia alternativa].
Per ridurre quel carico, I ricercatori di Risø hanno ideato un diverso tipo di lama, o almeno un diverso tipo di bordo. Credono che un bordo d'uscita che può piegarsi mentre la lama ruota, creando un flusso d'aria più uniforme fuori dalla lama, ridurrà drasticamente il carico sulla struttura di supporto [fonte:Energia alternativa].
I ricercatori indicano i flap sulle ali degli aeroplani come esempio del concetto:quei flap alterano la forma dell'ala per offrire un maggiore controllo sulle forze di sollevamento durante il decollo e l'atterraggio. Un bordo d'uscita di gomma, con mezzi simili, potrebbe aumentare la stabilità delle pale delle turbine rotanti, riducendo la quantità di stress sui componenti che li trattengono [fonte:Energia alternativa].
Il vantaggio flessibile di Risø è ancora in fase di ricerca e progettazione.
Prossimo, un nuovo modo di farlo offshore...
Queste enormi gambe in acciaio a tre punte sono necessarie per ancorare ogni turbina in un parco eolico del Mare del Nord, un requisito che rende alcune costruzioni offshore proibitive. Sean Gallup/Getty Images I parchi eolici offshore offrono un enorme potenziale nell'energia eolica, ma potenziali inconvenienti rendono incerto il loro futuro. Una delle maggiori preoccupazioni è finanziaria, soprattutto per quanto riguarda il costo di ancoraggio di una turbina eolica al fondo dell'oceano. Il prezzo di tale costruzione è così alto da far sorgere dubbi sulla fattibilità della produzione di energia offshore su larga scala.
Molte aziende sono alla ricerca di modi per ridurre tale costo. Uno di loro, Tecnica, è andato da un angolo del centro di gravità, ribaltando la tradizionale struttura della turbina su un fianco. L'effetto è una struttura più stabile:il design di Vertiwind muove il generatore, il componente più pesante, più vicino alla superficie dell'oceano - 65 piedi (20 metri) sopra il mare, piuttosto che i soliti 200 piedi (60 metri); rende anche verticale l'asse di rotazione [fonte:Gatto]. Il risultato combinato è un baricentro più basso che riduce la profondità e la complessità dei requisiti di ancoraggio [fonte:Snieckus]. Idealmente, Le turbine Vertiwind non dovranno assolutamente essere fissate al fondo dell'oceano.
A partire da gennaio 2013, un prototipo Vertiwind da 35 kilowatt è pronto per essere testato al largo delle coste francesi [fonte:Wind Power Intelligence].
Questo non è, apparentemente, l'unico modo per farlo, anche se. Un'ultima innovazione nel campo dell'energia eolica propone un'altra soluzione agli elevati costi offshore.
Le attuali turbine eoliche offshore sono fissate al fondo marino; nel futuro, le turbine possono essere tenute in posizione da un'ancora. Ulrich Baumgarten/Getty Images WindPlus, collaborativo con l'energia eolica, sta anche lavorando al problema dell'ancoraggio. In questo caso, anche se, la turbina mantiene il suo asse orizzontale, come vedi sulla maggior parte delle strutture terrestri; il grande sviluppo qui è un sistema di supporto chiamato WindFloat.
WindFloat è una piattaforma semisommergibile tenuta in posizione da un'ancoraggio a trascinamento. In radicamento a trascinamento, non ci sono costruzioni sul fondo del mare. Anziché, un'ancora viene trascinata lungo il pavimento fino a conficcarsi alla profondità desiderata. La piattaforma ancorata a trascinamento supporta una turbina offshore come quelle comunemente in uso ora. WindFloat può potenzialmente consentire l'installazione a prezzi accessibili di turbine più grandi di quelle che attualmente producono energia offshore.
Questo design a turbina flottante consente non solo costi di installazione inferiori ma anche costi di assemblaggio inferiori, poiché l'intera configurazione, sia piattaforma che turbina, può essere montato a terra. La tecnologia attuale si basa sull'assemblaggio in mare, che comporta condizioni molto più instabili e logisticamente complesse [fonte:Macguire]. I WindFloats sono già in uso al largo delle coste del Portogallo, e, a partire da dicembre 2012, i piani per l'installazione al largo della costa dell'Oregon stanno andando avanti [fonte:Recharge].
Quel progetto dell'Oregon è stato in parte approvato da nuove sovvenzioni per lo sviluppo sia dall'Unione Europea che dagli Stati Uniti [fonte:Recharge]. Nuovi finanziamenti governativi per l'energia eolica, in particolare la varietà offshore, rilasciato alla fine del 2012 potrebbe significare grandi passi avanti nello sviluppo. Le speranze sono che con i soldi per perfezionare il design e implementare più test nel mondo reale, innovazioni come queste potrebbero aumentare notevolmente la redditività del vento come fonte significativa di energia pulita.
Sono innumerevoli le menti innovative che lavorano per migliorare le prestazioni delle turbine eoliche, ma qui, Ho dovuto scegliere 10. Ce ne sono così tanti là fuori, alcune pesanti regolazioni per l'efficienza meccanica, altri concentrandosi sull'eliminazione di problemi "pugnosi" e danni ambientali, e molti affrontando entrambi. Ho scelto queste particolari innovazioni perché le ho trovate particolarmente uniche o sorprendenti, o le loro affermazioni audaci sono state effettivamente confermate nei test sul campo.
Ogni innovazione elencata, anche, potrebbe emergere nel lavoro di più aziende di quelle che ho potuto includere qui. È incredibile quanti inventori abbiano colpito lo stesso segno.
