El futuro de la energía eólica puede parecer completamente diferente de las conocidas y controvertidas turbinas de eje horizontal que conocemos. JANEK SKARZYNSKI / AFP / Getty Images Una de las tecnologías de energía alternativa más prometedoras tiene, en años recientes, cosechó más escepticismo que elogios. Turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT), esos masivos, torres de palas que convierten un día de viento en energía limpia para la red, también puede matar pájaros y murciélagos, requieren un costoso mantenimiento regular, tienen problemas con la eficiencia y, en general, molestan a los residentes locales con vistas repentinamente obstaculizadas y niveles de ruido indeseables (y posiblemente insalubres).
En consecuencia, la instalación de parques eólicos en EE. UU. Se ha ralentizado, pero una afluencia de fondos gubernamentales en 2012 puede ofrecer nuevas esperanzas para la energía eólica [fuente:Hurdle]. La investigación ha brindado algunas posibilidades asombrosas en características y métodos de generación; Muchas de las máquinas en la mesa de dibujo se ven y funcionan muy poco como los "molinos de viento" a los que estamos acostumbrados.
El futuro del viento puede no estar en palas, en granjas, o incluso fijada a la Tierra. Aquí hay 10 de los enfoques más singulares para mejorar las formas en que convertimos el viento en electricidad. Algunos son un poquito soñadores otros en diversas etapas de diseño y prototipo, y un par cuentan con fechas tentativas para la venta comercial.
Comenzaremos con uno cuyos inventores dicen que captura mucho más viento que los diseños convencionales y puede estar en el mercado en 2013.
Cuchillas HAWT tradicionales, como los de arriba, mantener una orientación vertical, pero los proyectos futuros pueden canalizar el aire de muchas direcciones a una. FRANK PERRY / AFP / Getty Images Se ha hecho omnidireccional, con álabes de turbina ajustables montados en tradicional, Orientación vertical que puede moverse para adaptarse al cambio de dirección. El IMPLUX va de otra manera con el método, canalizando aire desde múltiples direcciones hacia una configuración de eje vertical.
Los inventores de Katru tienen, en su modelo de trabajo de una turbina eólica en la azotea para la producción de energía a pequeña escala, creó un dispositivo que captura más viento recogiéndolo antes de que golpee las palas de la turbina [fuente:Yirka]. Alrededor, La cámara de rejillas actúa como una estructura de admisión de 360 grados que toma el viento que viaja desde todas las direcciones y lo redirige en solo una:hacia arriba, a palas que giran horizontalmente (una orientación similar a un helicóptero).
Debido a que la turbina está cerrada, y las lamas del cerramiento están muy juntas, no representa ningún peligro para las aves y produce muy poco ruido en comparación con las formas de turbinas actuales [fuente:Katru Eco-Inventions].
IMPLUX se instalaría en lo alto de los edificios para capturar la energía relativamente desaprovechada que fluye sobre los centros urbanos. El último modelo tiene solo 2,7 metros de altura y una potencia nominal de 1,2 kilovatios; El plan de Katru es aumentar eso a un máximo de 6 kilovatios para fines de 2013, cuando el IMPLUX está programado para su disponibilidad comercial [fuente:Katru Eco-Inventions].
Próximo, en un nivel completamente diferente ...
El fundador de Joby Energy está de pie con su prototipo de turbina eólica aerotransportada. Robert Nickelsberg / Getty Images Camino, muy por encima del suelo, hay suficiente energía eólica para alimentar 50 globos terráqueos, según el grupo industrial Energía alternativa [fuente:Energía alternativa]. Estos vientos de gran altitud, históricamente más allá del alcance de nuestra tecnología y ciencia, podría estar a punto de alimentar nuestras redes.
Varias empresas están diseñando turbinas aerotransportadas que flotarían miles de pies en el aire, convertir los vientos de gran altitud en electricidad. Los diseños van desde estructuras tipo cometa hasta dirigibles, esencialmente turbinas voladoras que capturarían el viento, convertirlo en energía eléctrica, y enviarlo a la Tierra mediante una correa.
Abundan las preocupaciones por la seguridad, otra razón por la que las turbinas voladoras han sido un sueño en segundo plano [fuente:Energía alternativa]. La Administración Federal de Aviación ha recomendado un límite de 2, 000 pies (600 metros) para tales estructuras, para evitar interferencias con el tráfico aéreo, y los diseñadores tienen que demostrar que pueden hacer aterrizar sus turbinas de manera segura en caso de que falle una correa o en caso de que las condiciones meteorológicas extremas provoquen otros fallos de funcionamiento.
Las turbinas de gran altitud se encuentran en diversas etapas de desarrollo. Aún no se han probado en las altitudes elevadas para las que están destinados [fuente:Energía alternativa].
Próximo, Tesla entra en escena.
Nikola Tesla, representado aquí en forma de estatua en su pueblo natal de Smiljan, Croacia:es el punto de partida para un nuevo diseño de viento. HRVOJE POLAN / AFP / Getty Images Inspirado en un diseño de motor patentado por el inventor Nikola Tesla en 1913, una empresa llamada Solar Aero ha diseñado un aerogenerador sin palas, una huella pequeña y, según los diseñadores, costos de mantenimiento lo suficientemente bajos como para reducir el precio de su electricidad a las tarifas de carbón [fuente:Zyga].
La turbina Fuller utiliza discos de metal delgados para hacer girar un generador. Los discos de estilo aerodinámico están estrechamente espaciados y en ángulo de manera que cuando el viento fluye a través de la unidad, ellos giran, independientemente de la dirección o la fuerza del viento. Debido a que la cantidad 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 gama de ubicaciones.
Fácil acceso a la configuración de disco y generador, junto con requisitos de altura reducidos, ya que el espacio libre de la hoja no es un factor, significa menores costos de mantenimiento, según Solar Aero. La eliminación de la holgura de la hoja de la ecuación también significa que las unidades se pueden colocar más juntas, por lo que 20 turbinas más llenas requerirían menos terreno que el estándar, máquinas de palas [fuente:Zyga].
Como muchas otras innovaciones en esta lista, la turbina Fuller tiene en cuenta las aves:todo el sistema de movimiento está protegido.
Próximo, otro motor actúa como musa.
El motor a reacción es el punto de partida para algunos nuevos diseños de viento. PHILIPPE LOPEZ / AFP / Getty Images Una subsidiaria del fabricante aeroespacial FloDesign ha llevado el concepto de motor a reacción a la energía eólica. La turbina eólica FloDesign es más pequeña que las estructuras de turbinas actuales, pero puede, según sus inventores, producir hasta cuatro veces más energía [fuente:LaMonica].
Al igual que un motor a reacción, FloDesign tiene un conjunto de álabes fijos que se colocan delante de los álabes móviles de la turbina. Están espaciados y en ángulo para aprovechar las variaciones en la velocidad del viento para producir un vórtice de mezcla rápida, un vórtice que aspira viento adicional (que no se vería en los diseños típicos de turbinas) y lo acelera [fuente:Bullis]. Es este mayor volumen de aire que se mueve más rápido el que golpea las palas móviles, haciendo girar el generador.
Los diseñadores de la unidad dicen que FloDesign puede producir tanta energía como una unidad HAWT del doble de su tamaño [fuente:Bullis]. En 2011, la unidad se instaló en una isla en el puerto de Boston, y funcionó bien [fuente:Watt Now].
Próximo, eliminando la fricción ...
La levitación magnética ya se utiliza para mover trenes, como este 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 [fuente:Fecht]. Que la fricción derrocha energía, reduciendo la potencia de la turbina. Si tu pudieras, decir, levitar las palas de una turbina en lugar de unirlas físicamente a la base, esa fricción se eliminaría.
Esta tecnología está disponible. Varias compañías, en varias etapas de desarrollo, estamos trabajando en turbinas maglev . Levitación magnética, que ha impulsado trenes de energía limpia durante años, tiene el potencial de aumentar la eficiencia de las turbinas eólicas hasta en un 20 por ciento, según el Guangzhou Energy Research Institute, con sede en China [fuente:Fecht]. Estas unidades sin fricción pueden aprovechar el viento que se mueve más lento, convertir más de la energía eólica que capturan en electricidad, y enfrentan menos desgaste que los modelos tradicionales.
Regenedyne y NuEnergy, con sede en EE. UU., Están desarrollando turbinas de levitación magnética para la venta comercial. Los modelos callan más seguras para las aves y significativamente menos costosas que las unidades de tipo "molino de viento" [fuente:NuEnergy]. La vida útil tendría mucho que ver con eso:Regenedyne afirma una vida útil de la turbina de levitación magnética de 500 años, en comparación con los 25 años actuales, modelos llenos de fricción [fuente:Off Grid Technologies].
A continuación, la energía eólica se vuelve recreativa ...
El aspecto futurista de Abu Dhabi puede eventualmente suavizarse para incluir un paisaje de turbinas sin palas con forma de junco. Alan Copson / Elección del fotógrafo / Getty Images Los urbanistas de Abu Dhabi imaginaron una comunidad futurista en la que la energía limpia sería más que energía; sería disfrutado. Las empresas de diseño presentaron propuestas, y una empresa de 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 delgado, elegantes turbinas llamadas Windstalks. Cada LED iluminado, Tallo de 55 metros (180 pies) se balancea con el viento, creando energía cinética para impulsar un generador de par [fuente:Danigelis]. Un delgado El diseño sin cuchillas permite un espacio reducido, seguridad para pájaros y murciélagos y, más singularmente, un agradable paseo vespertino:los diseñadores esperan que los residentes algún día salgan a pasear por una granja de tallos de viento oscilantes, experimentar la energía limpia como algo así como arte.
La idea convierte el parque eólico en una instalación visualmente agradable, en lugar de uno para aguantar en nombre de la limpieza, energía renovable. Es una forma innovadora de eliminar una de las objeciones más fuertes a los parques eólicos en la actualidad, imaginando en cambio la posibilidad de que en el futuro, la gente podría querer vivir cerca de acres y acres de turbinas.
Próximo, llamando a uno de los mayores, formas más eficientes de capturar el poder del viento ...
Las velas capturan la energía del viento mejor que cualquier otro diseño humano. laura a. watt / Flickr / Getty Images Una de las formas más antiguas de capturar la energía eólica es la vela. Desde que los primeros constructores de barcos levantaron un mástil, la vela simple ha aprovechado más energía cinética del viento para uso humano que cualquier otra estructura [fuente:Zaghdoud].
Navega como inspiración para un aerogenerador de alta eficiencia, luego, tiene mucho sentido, y Saphon Energy espera implementarlo en una turbina en forma de vela que llama Saphonian. Comparado con un estándar, diseño de palas, cuanto más aerodinámico, la turbina de menor fricción puede utilizar hasta el doble de la cantidad de energía en un suministro de viento dado, usándolo para crear presión hidráulica para impulsar un generador [fuente:Zaghdoud]. Según Saphon, su prototipo más reciente es más del doble de eficiente que una turbina típica de estilo molino de viento [fuente:Zaghdoud].
Como nota al margen interesante, Saphonian toma su nombre de Baal-Saphon, una deidad del viento en la religión de la antigua Cartago. En particular, Baal-Saphon gobernó el viento que agitaría los mares, y fue adorado por los marineros cartagineses en sus viajes [fuente:Saphon].
Próximo, en el filo de la hoja ...
El desgaste de las palas de rotor tradicionales contribuye al coste de la energía eólica. Sean Gallup / Getty Images El desgaste es un problema grave en las turbinas eólicas, porque la sustitución repetida de piezas caras aumenta el coste de la energía que generan. El Laboratorio Nacional de Energía Sostenible de Risø en Dinamarca está asumiendo uno de los mayores culpables del desgaste:la carga extraordinaria que se coloca en las estructuras de las turbinas cuando giran sus enormes álabes [fuente:Energía alternativa].
Para reducir esa carga, Los investigadores de Risø han ideado un tipo diferente de hoja, o al menos un tipo diferente de filo para ella. Creen que un borde de fuga que puede doblarse mientras la hoja gira, creando un flujo de aire más suave fuera de la hoja, reducirá drásticamente la carga sobre la estructura de soporte [fuente:Energía alternativa].
Los investigadores señalan los flaps de las alas de los aviones como ejemplo del concepto:esos flaps alteran la forma del ala para ofrecer un mayor control sobre las fuerzas de sustentación durante el despegue y el aterrizaje. Un borde de fuga de goma, a través de medios similares, podría aumentar la estabilidad de las palas de las turbinas giratorias, reduciendo la cantidad de estrés en los componentes que los sostienen [fuente:Energía Alternativa].
El borde flexible de Risø aún se encuentra en la fase de investigación y diseño.
Próximo, una nueva forma de hacerlo en alta mar ...
Estas enormes patas de acero de tres puntas 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 en energía eólica, pero los posibles inconvenientes hacen que su futuro sea incierto. Una de las mayores preocupaciones es financiera, especialmente en lo que respecta al costo de anclar una turbina eólica al fondo del océano. Ese precio de esa construcción es tan alto que suscita dudas sobre la viabilidad de la generación de energía en alta mar a gran escala.
Muchas empresas buscan formas de reducir ese costo. Uno de ellos, Technip, lo hizo desde un ángulo de centro de gravedad, volcando la estructura de la turbina tradicional de lado. El efecto es una estructura que es más estable:el diseño Vertiwind mueve el generador, el componente más pesado, más cerca de la superficie del océano - 65 pies (20 metros) sobre el mar, en lugar de los habituales 200 pies (60 metros); también hace que el eje de rotación sea vertical [fuente:Gatto]. El resultado combinado es un centro de gravedad más bajo que reduce la profundidad y complejidad de los requisitos de anclaje [fuente:Snieckus]. Idealmente, Las turbinas Vertiwind no necesitarán ser fijadas al fondo del océano en absoluto.
En enero de 2013, un prototipo de Vertiwind de 35 kilovatios está listo para ser probado en la costa de Francia [fuente:Wind Power Intelligence].
Eso no es, aparentemente, la única forma de hacerlo, aunque. Una última innovación de la energía eólica propone otra solución a los altos costos en alta mar.
Las turbinas eólicas marinas actuales están aseguradas al lecho marino; en el futuro, las turbinas pueden sujetarse en su lugar mediante un ancla. Ulrich Baumgarten / Getty Images WindPlus, colaboradora de energía eólica, también está trabajando en el tema del anclaje. En este caso, aunque, la turbina mantiene su eje horizontal, como ves en la mayoría de las 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 empotrada. En arrastre incrustación, no hay construcción en el lecho marino. En lugar de, se arrastra un ancla por el suelo hasta que se empotra a la profundidad deseada. La plataforma anclada por arrastre soporta una turbina costa afuera como las que se usan comúnmente ahora. WindFloat puede permitir potencialmente la instalación asequible de turbinas más grandes que las que ahora producen energía en alta mar.
Este diseño de turbina flotante permite no solo menores costos de instalación sino también menores costos de ensamblaje, desde toda la configuración, tanto plataforma como turbina, se puede montar en tierra. La tecnología actual se basa en el montaje en el mar, lo que implica condiciones mucho más inestables y logísticamente complejas [fuente:Macguire]. WindFloats ya está en uso frente a las costas de Portugal, y, a diciembre de 2012, los planes para la instalación frente a la costa de Oregón avanzan [fuente:Recarga].
Ese proyecto de Oregón ha recibido luz verde en parte gracias a nuevas subvenciones para el desarrollo tanto de la Unión Europea como de los Estados Unidos [fuente:Recharge]. Nueva financiación gubernamental para la energía eólica, particularmente la variedad offshore, emitido a finales de 2012 podría significar grandes avances en el desarrollo. Esperamos que con el dinero para perfeccionar el diseño e implementar más pruebas en el mundo real, innovaciones como estas podrían aumentar drásticamente la viabilidad del viento como una fuente significativa de energía, energia limpia.
Hay innumerables mentes innovadoras que trabajan para mejorar el rendimiento de las turbinas eólicas, pero aquí, Tuve que elegir 10. Hay tantos por ahí, algunos ajustes pesados para la eficiencia mecánica, otros se concentran en eliminar los problemas de "monstruosidad" y el daño ambiental, y muchos se dirigen a ambos. Elegí estas innovaciones en particular porque las encontré especialmente únicas o sorprendentes, o sus afirmaciones audaces se han confirmado en pruebas de campo.
Cada innovación enumerada, así como, puede aparecer en el trabajo de más empresas de las que pude incluir aquí. Es sorprendente cuántos inventores han alcanzado la misma marca.
