O futuro da energia eólica pode parecer totalmente diferente das conhecidas - e controversas - turbinas de eixo horizontal que conhecemos. JANEK SKARZYNSKI / AFP / Getty Images Uma das tecnologias de energia alternativa mais promissoras tem, nos últimos anos, acumulou mais ceticismo do que elogios. Turbinas eólicas de eixo horizontal (HAWT), aqueles enormes, torres de pás que transformam um dia de vento em energia limpa para a rede, também pode matar pássaros e morcegos, requerem manutenção regular cara, têm problemas de eficiência e geralmente apenas incomodam os residentes locais com visões prejudicadas repentinamente e níveis de ruído indesejáveis (e possivelmente prejudiciais à saúde).
A instalação do parque eólico dos EUA diminuiu, consequentemente, mas um influxo de financiamento governamental em 2012 pode oferecer uma nova esperança para a energia eólica [fonte:Hurdle]. A pesquisa tem produzido algumas possibilidades surpreendentes em recursos e métodos de geração; muitas das máquinas na prancheta parecem e funcionam muito pouco como os "moinhos de vento" aos quais estamos acostumados.
O futuro do vento pode não estar nas pás, em fazendas, ou mesmo fixada na Terra. Aqui estão 10 das abordagens mais exclusivas para melhorar as maneiras como transformamos o vento em eletricidade. Alguns são um pouco sonhadores, outros em vários estágios de design e protótipo, e alguns apresentam datas provisórias para venda comercial.
Começaremos com um cujos inventores dizem que captura muito mais vento do que os designs convencionais e pode estar no mercado em 2013.
Lâminas HAWT tradicionais, como os acima, mantenha uma orientação vertical, mas projetos futuros podem canalizar o ar de muitas direções para uma. FRANK PERRY / AFP / Imagens Getty Omnidirecional foi feito, com lâminas de turbina ajustáveis montadas no tradicional, orientação vertical que pode se mover para acomodar a mudança direcional. O IMPLUX vai de outra maneira com o método, canalizando o ar de várias direções para uma configuração de eixo vertical.
Os inventores do Katru têm, em seu modelo de trabalho de uma turbina eólica de telhado para produção de energia em pequena escala, criou um dispositivo que captura mais vento ao coletá-lo antes que ele atinja as pás da turbina [fonte:Yirka]. Por aí, a câmara de ripas atua como uma estrutura de entrada de 360 graus que leva o vento viajando de todas as direções e o redireciona em apenas um:para cima, para lâminas giratórias horizontalmente (uma orientação semelhante à de um helicóptero).
Porque a turbina é fechada, e as ripas do gabinete são espaçadas juntas, não representa perigo para os pássaros e produz muito pouco ruído em comparação com as atuais formas de turbina [fonte:Katru Eco-Inventions].
O IMPLUX seria montado sobre edifícios para capturar a energia relativamente inexplorada que flui sobre os centros urbanos. O modelo mais recente tem apenas 2,7 metros de altura e 1,2 quilowatts; O plano de Katru é aumentar isso para um máximo de 6 quilowatts até o final de 2013, quando o IMPLUX está programado para disponibilidade comercial [fonte:Katru Eco-Inventions].
Próximo, em um nível totalmente diferente ...
O fundador da Joby Energy está com seu protótipo de uma turbina eólica aerotransportada. Robert Nickelsberg / Getty Images Caminho, bem acima do solo, há energia eólica suficiente para alimentar 50 globos, de acordo com o grupo da indústria Alternative Energy [fonte:Alternative Energy]. Esses ventos de alta altitude, historicamente além do alcance de nossa tecnologia e ciência, pode estar prestes a alimentar nossas grades.
Várias empresas estão projetando turbinas aerotransportadas que flutuariam milhares de pés no ar, converter ventos de grande altitude em eletricidade. Os projetos variam de estruturas do tipo pipa a dirigíveis, essencialmente turbinas voadoras que capturariam o vento, convertê-lo em energia elétrica, e enviá-lo para a Terra por meio de uma corda.
Abundam as preocupações com a segurança, outra razão pela qual as turbinas voadoras têm sido um sonho secundário [fonte:Alternative Energy]. A Federal Aviation Administration recomendou um limite de 2, 000 pés (600 metros) para tais estruturas, para evitar interferência com o tráfego aéreo, e os projetistas precisam provar que podem pousar suas turbinas com segurança caso uma corda falhe ou condições meteorológicas extremas causem outros problemas de funcionamento.
Turbinas de alta altitude estão em vários estágios de desenvolvimento. Eles ainda não foram testados nas grandes altitudes para as quais foram projetados [fonte:Alternative Energy].
Próximo, Tesla entra em cena.
Nikola Tesla - retratado aqui em forma de estátua em sua aldeia natal de Smiljan, Croácia - é o ponto de partida para um novo projeto de vento. HRVOJE POLAN / AFP / Getty Images Inspirado por um projeto de motor patenteado pelo inventor Nikola Tesla em 1913, uma empresa chamada Solar Aero projetou uma turbina eólica sem pás, uma pequena pegada e, de acordo com os designers, custos de manutenção baixos o suficiente para reduzir o preço de sua eletricidade para as taxas de carvão [fonte:Zyga].
A turbina Fuller usa discos de metal finos para girar um gerador. Os discos do tipo aerofólio são espaçados e angulados de forma que, quando o vento flui através da unidade, eles giram, independentemente da direção ou força do vento. Como o número de discos pode ser aumentado ou diminuído para atingir diferentes saídas e tamanhos de energia, a turbina Fuller pode ser facilmente adaptada para acomodar uma ampla variedade de locais.
Fácil acesso à configuração do disco e do gerador, junto com requisitos de altura reduzidos, uma vez que a folga da lâmina não é um fator, significam custos de manutenção mais baixos, de acordo com Solar Aero. A remoção da folga da lâmina da equação também significa que as unidades podem ser colocadas mais próximas, portanto, 20 turbinas Fuller exigiriam menos terreno do que o padrão, máquinas laminadas [fonte:Zyga].
Como muitas outras inovações desta lista, a turbina Fuller leva os pássaros em consideração:todo o sistema móvel é blindado.
Próximo, outro motor atua como musa.
O motor a jato é o ponto de partida para alguns novos projetos de vento. PHILIPPE LOPEZ / AFP / Getty Images Uma subsidiária da fabricante aeroespacial FloDesign levou o conceito de motor a jato para a energia eólica. A turbina eólica FloDesign é menor do que as estruturas atuais da turbina, mas pode, de acordo com seus inventores, produzam até quatro vezes mais energia [fonte:LaMonica].
Muito parecido com um motor a jato, O FloDesign possui um conjunto de lâminas fixas que ficam em frente às lâminas móveis da turbina. Eles são espaçados e angulados para aproveitar as variações na velocidade do vento para produzir um vórtice de mistura rápida - um vórtice que suga o vento adicional (o que seria perdido em projetos de turbinas típicas) e o acelera [fonte:Bullis]. É este volume maior de ar em movimento mais rápido que atinge as lâminas móveis, girando o gerador.
Os designers da unidade dizem que o FloDesign pode produzir tanta energia quanto uma unidade HAWT com o dobro do seu tamanho [fonte:Bullis]. Em 2011, a unidade foi instalada em uma ilha no porto de Boston, e teve um bom desempenho [fonte:Watt Now].
Próximo, eliminando o atrito ...
A levitação magnética já é usada para mover trens, como este sendo testado na Alemanha. NIGEL TREBLIN / AFP / Imagens Getty Uma das razões pelas quais as turbinas eólicas são relativamente ineficientes é o atrito entre as partes móveis [fonte:Fecht]. Esse atrito desperdiça energia, reduzindo a potência da turbina. Se você pudesse, dizer, levite as lâminas de uma turbina em vez de prendê-las fisicamente à base, esse atrito seria eliminado.
Esta tecnologia está disponível. Diversas empresas, em vários estágios de desenvolvimento, estão trabalhando em turbinas maglev . Levitação magnética, que impulsionou trens de energia limpa por anos, tem potencial para aumentar a eficiência da turbina eólica em até 20 por cento, de acordo com o Guangzhou Energy Research Institute, com sede na China [fonte:Fecht]. Essas unidades sem atrito podem aproveitar o vento mais lento, transformar mais da energia eólica que eles capturam em eletricidade, e enfrentam menos desgaste do que os modelos tradicionais.
A Regenedyne e a NuEnergy, sediadas nos EUA, estão desenvolvendo turbinas maglev para venda comercial. As modelos são silenciosas, mais seguros para pássaros e significativamente mais baratos do que unidades do tipo "moinho de vento" [fonte:NuEnergy]. A vida útil teria muito a ver com isso:Regenedyne afirma uma vida útil da turbina maglev de 500 anos, em comparação com cerca de 25 anos para o atual, modelos preenchidos com fricção [fonte:Off Grid Technologies].
Próximo, a energia eólica é recreativa ...
O visual futurista de Abu Dhabi pode, eventualmente, suavizar para incluir uma paisagem de turbinas sem lâmina semelhantes a juncos. Alan Copson / Photographer's Choice / Getty Images Os planejadores de cidades em Abu Dhabi imaginaram uma comunidade futurística na qual energia limpa seria mais do que energia; seria apreciado. As empresas de design enviaram propostas, e uma empresa em Nova York ganhou o primeiro prêmio por seu conceito de um campo de turbinas semelhantes a juncos que se movem com a brisa como hastes de trigo.
DNA do Atelier idealizado slim, turbinas graciosas chamadas Windstalks. Cada LED aceso, A haste de 180 pés (55 metros) balança com o vento, criando energia cinética para acionar um gerador de torque [fonte:Danigelis]. Um fino, design sem lâmina permite espaçamento próximo, segurança para pássaros e morcegos e, mais unicamente, um lindo passeio noturno:os designers esperam que os residentes um dia façam caminhadas por uma fazenda de Windstalks oscilantes, experimentando energia limpa como algo como arte.
A ideia transforma o parque eólico em uma instalação visualmente agradável, ao invés de um para aturar em nome de limpo, energia renovável. É uma forma inovadora de remover uma das objeções mais ruidosas aos parques eólicos da atualidade, imaginando, em vez disso, a possibilidade de que, no futuro, as pessoas podem realmente querer viver perto de hectares e hectares de turbinas.
Próximo, chamando um dos mais velhos, formas mais eficientes de capturar a força do vento ...
As velas capturam a energia do vento melhor do que qualquer outro projeto humano. laura a. Imagens watt / Flickr / Getty Uma das formas mais antigas de capturar a energia eólica é a vela. Desde que os primeiros construtores de navios ergueram um mastro, a vela simples aproveitou mais da energia cinética do vento para uso humano do que qualquer outra estrutura [fonte:Zaghdoud].
Navegue como inspiração para uma turbina eólica de alta eficiência, então, faz todo o sentido, e a Saphon Energy espera implementá-lo em uma turbina em forma de vela que chama de Saphonian. Comparado a um padrão, design de lâmina, quanto mais aerodinâmico, turbina de menor atrito pode usar até duas vezes a quantidade de energia em um determinado suprimento de vento, usando-o para criar pressão hidráulica para acionar um gerador [fonte:Zaghdoud]. De acordo com Saphon, seu protótipo mais recente é duas vezes mais eficiente do que uma típica turbina eólica [fonte:Zaghdoud].
Como uma nota lateral interessante, Saphonian leva o nome de Baal-Saphon, uma divindade do vento na religião da antiga Cartago. Em particular, Baal-Saphon governou o vento que agitaria os mares, e ele era adorado pelos marinheiros cartagineses em suas viagens [fonte:Saphon].
Próximo, na ponta da lâmina ...
O desgaste das pás do rotor tradicional contribui para o custo da energia eólica. Sean Gallup / Getty Images O desgaste é um problema sério em turbinas eólicas, porque a substituição repetida de peças caras aumenta o custo da energia que geram. O Laboratório Nacional de Risø para Energia Sustentável na Dinamarca está enfrentando um dos maiores culpados do desgaste:a carga extraordinária colocada nas estruturas das turbinas quando suas pás maciças giram [fonte:Alternative Energy].
Para reduzir essa carga, Os pesquisadores de Risø desenvolveram um tipo diferente de lâmina - ou pelo menos um tipo diferente de gume para ela. Eles acreditam que um fio de fuga que pode dobrar enquanto a lâmina gira, criando um fluxo de ar mais suave da lâmina, reduzirá drasticamente a carga na estrutura de suporte [fonte:Alternative Energy].
Os pesquisadores apontam os flaps nas asas do avião como um exemplo do conceito:esses flaps alteram a forma da asa para oferecer maior controle sobre as forças de sustentação durante a decolagem e o pouso. Uma borda de fuga de borracha, por meios semelhantes, poderia aumentar a estabilidade das lâminas da turbina giratória, reduzindo a quantidade de estresse nos componentes que os prendem [fonte:energia alternativa].
A borda flexível de Risø ainda está em fase de pesquisa e design.
Próximo, uma nova maneira de fazer isso offshore ...
Essas enormes pernas de aço de três pontas são necessárias para ancorar cada turbina em um parque eólico do Mar do Norte - um requisito que torna algumas construções offshore proibitivamente caras. Sean Gallup / Getty Images Os parques eólicos offshore oferecem um enorme potencial em energia eólica, mas as desvantagens potenciais tornam seu futuro incerto. Uma das maiores preocupações é financeira, especialmente em relação ao custo de ancorar uma turbina eólica ao fundo do oceano. O preço dessa construção é tão alto que levanta dúvidas quanto à viabilidade da geração de energia offshore em grande escala.
Muitas empresas estão procurando maneiras de diminuir esse custo. Um deles, Technip, fui para lá de um ângulo de centro de gravidade, virar a estrutura tradicional da turbina de lado. O efeito é uma estrutura mais estável:o design Vertiwind move o gerador, o componente mais pesado, mais perto da superfície do oceano - 65 pés (20 metros) acima do mar, em vez dos usuais 60 metros (200 pés); também torna o eixo de rotação vertical [fonte:Gatto]. O resultado combinado é um centro de gravidade mais baixo que reduz a profundidade e a complexidade dos requisitos de ancoragem [fonte:Snieckus]. Idealmente, As turbinas Vertiwind não precisarão ser fixadas no fundo do oceano.
Em janeiro de 2013, um protótipo de Vertiwind de 35 quilowatts está pronto para teste na costa da França [fonte:Wind Power Intelligence].
Isso não é, pelo visto, a única maneira de fazer isso, no entanto. Uma inovação final em energia eólica propõe outra solução para os altos custos offshore.
As atuais turbinas eólicas offshore são fixadas ao fundo do mar; no futuro, as turbinas podem ser mantidas no lugar por uma âncora. Ulrich Baumgarten / Getty Images A WindPlus colaborativa de energia eólica também está trabalhando na questão da ancoragem. Nesse caso, no entanto, a turbina mantém seu eixo horizontal, como você vê na maioria das estruturas baseadas em terra; o grande desenvolvimento aqui é um sistema de suporte chamado WindFloat.
WindFloat é uma plataforma semissubmersível mantida no lugar por uma âncora de fixação por arrasto. No arraste a incorporação, não há construção no fundo do mar. Em vez de, uma âncora é arrastada pelo chão até que se fixe na profundidade desejada. A plataforma ancorada por arrasto suporta uma turbina offshore como as comumente usadas agora. O WindFloat pode permitir a instalação econômica de turbinas maiores do que as que produzem energia offshore atualmente.
Este projeto de turbina flutuante permite não apenas custos de instalação mais baixos, mas também custos de montagem mais baixos, desde toda a configuração, plataforma e turbina, pode ser montado em terra. A tecnologia atual depende da montagem no mar, que envolve condições muito mais instáveis e logisticamente complexas [fonte:Macguire]. WindFloats já estão em uso na costa de Portugal, e, em dezembro de 2012, os planos de instalação na costa de Oregon estão avançando [fonte:Recharge].
Esse projeto do Oregon recebeu luz verde em parte por novas concessões de desenvolvimento da União Europeia e dos Estados Unidos [fonte:Recharge]. Novo financiamento governamental para energia eólica, particularmente a variedade offshore, emitido no final de 2012 pode significar grandes saltos no desenvolvimento. As esperanças são de que, com dinheiro para aperfeiçoar o design e implementar mais testes do mundo real, inovações como essas podem aumentar drasticamente a viabilidade do vento como uma fonte significativa de recursos acessíveis, energia limpa.
Existem inúmeras mentes inovadoras trabalhando para melhorar o desempenho das turbinas eólicas, mas aqui, Tive que escolher 10. Há tantos por aí, alguns pesados em ajustes para eficiência mecânica, outros se concentram na eliminação de problemas "desagradáveis" e danos ambientais, e muitos abordando ambos. Escolhi essas inovações em particular porque as achei especialmente únicas ou surpreendentes, ou suas afirmações ousadas foram realmente confirmadas em testes de campo.
Cada inovação listada, também, pode aparecer no trabalho de mais empresas do que fui capaz de incluir aqui. É incrível como muitos inventores atingiram a mesma marca.
