10 Innovaties In Windenergie

{h1}

Windkrachtinnovaties verbeteren deze controversiële maar veelbelovende alternatieve energiebron. Leer meer over 10 innovaties op het gebied van windenergie.

Een van de meest veelbelovende alternatieve energietechnologieën heeft de afgelopen jaren meer scepticisme gekregen dan lof. Horizontale as windturbines (HAWT), die massieve torens met bladen die een winderige dag veranderen in schone energie voor het net, kunnen ook vogels en vleermuizen doden, vereisen duur regelmatig onderhoud, hebben problemen met efficiëntie en irriteren lokale bewoners met plotseling gehinderd opvattingen en ongewenste (en mogelijk ongezonde) geluidsniveaus.

De Amerikaanse windmolenparkinstallatie is daardoor vertraagd, maar een instroom van overheidsfinanciering in 2012 kan nieuwe hoop bieden voor windkracht [bron: Hurdle]. Onderzoek heeft een aantal verbazingwekkende mogelijkheden opgeleverd in functies en generatiemethoden; Veel van de machines op de tekentafel zien er uit en functioneren heel weinig als de "windmolens" die we gewend zijn.

De toekomst van de wind is misschien niet in bladen, op boerderijen of zelfs vast aan de aarde. Hier zijn 10 van de meest unieke benaderingen om de manieren te verbeteren waarop we wind in elektriciteit veranderen. Sommige zijn een beetje dromerig, anderen in verschillende stadia van ontwerp en prototype, en een paar heeft voorlopige data voor commerciële verkoop.

We beginnen met iemand wiens uitvinders zeggen dat ze veel meer wind vangen dan conventionele ontwerpen en mogelijk in 2013 op de markt zijn.

10. Eerst verzamelen

10 Innovaties in windenergie: voor

Traditionele HAWT-bladen, zoals de bovenstaande, blijven in verticale richting, maar toekomstige projecten kunnen lucht vanuit vele richtingen in één richting laten lopen. FRANK PERRY / AFP / Getty Images

Omnidirectioneel is gedaan, met regelbare turbinebladen die in traditionele, verticale richtlijn worden opgezet die zich kan bewegen om richtingverandering aan te passen. De IMPLUX gaat op een andere manier met de methode, waarbij lucht vanuit meerdere richtingen in een opstelling met verticale as wordt geleid.

De uitvinders van Katru hebben in hun werkmodel van een windturbine op het dak voor kleinschalige energieproductie een apparaat gecreëerd dat meer wind opvangt door het te verzamelen voordat het de turbinebladen raakt [bron: Yirka]. Een ronde kamer met latten fungeert als een inlaatconstructie van 360 graden waarbij de wind vanuit alle richtingen wordt voortbewogen en deze in slechts één richting doorstuurt: opwaarts, naar horizontaal draaiende messen (een helikopterachtige oriëntatie).

Omdat de turbine is ingesloten en de lamellen van de behuizing dicht bij elkaar zijn geplaatst, vormt het geen gevaar voor vogels en produceert het zeer weinig ruis in vergelijking met huidige turbinevormen [bron: Katru Eco-Inventions].

IMPLUX zou bovenop gebouwen worden gemonteerd om de relatief ongebruikte energie te vangen die over stedelijke centra stroomt. Het nieuwste model is slechts 9 voet (2,7 meter) lang en heeft een vermogen van 1,2 kilowatt; Het plan van Katru is om tegen het einde van 2013 een maximum van 6 kilowatt te bereiken, wanneer de IMPLUX gepland staat voor commerciële beschikbaarheid [bron: Katru Eco-Inventions].

Vervolgens op een heel ander niveau...

9. Het verzenden van het

10 Innovaties in windenergie: innovaties

De oprichter van Joby Energy staat met zijn prototype van een windturbine in de lucht. Robert Nickelsberg / Getty Images

Over de hele linie is er genoeg windenergie om 50 globes van stroom te voorzien, volgens de branchegroep Alternatieve Energie [bron: Alternative Energy]. Deze winden op grote hoogte, historisch gezien buiten het bereik van onze technologie en wetenschap, kunnen op het punt staan ​​onze netten te voeden.

Verschillende bedrijven ontwerpen turbines in de lucht die duizenden meters in de lucht zweven en wind op grote hoogte omzet in elektriciteit. Ontwerpen variëren van kite-achtige structuren tot zeppelins, in essentie vliegende turbines die de wind vangen, omzetten in elektrische stroom en naar de aarde sturen via een ketting.

Veiligheidsproblemen zijn er in overvloed, nog een reden waarom vliegende turbines een droom zijn geweest die op de lange baan is geschoven [bron: Alternative Energy]. De Federal Aviation Administration heeft een limiet van 600 voet (600 meter) geadviseerd voor dergelijke constructies, om interferentie met het luchtverkeer te voorkomen, en ontwerpers moeten bewijzen dat ze hun turbines veilig kunnen aanlanden als een ketting defect of extreem weer andere storingen veroorzaakt.

Windturbines op grote hoogte bevinden zich in verschillende stadia van ontwikkeling. Ze zijn nog niet getest op de grote hoogten waarvoor ze zijn bedoeld [bron: Alternative Energy].

Vervolgens komt Tesla op de foto.

8. Beginnend met de Tesla-engine

10 Innovaties in windenergie: windenergie

Nikola Tesla - hier afgebeeld in standbeeldvorm in zijn geboortedorp Smiljan, Kroatië - is het startpunt voor een nieuw windontwerp. HRVOJE POLAN / AFP / Getty Images

Geïnspireerd door een motorontwerp gepatenteerd door de uitvinder Nikola Tesla in 1913, heeft een bedrijf genaamd Solar Aero een windturbine zonder bladen ontworpen, een kleine voetafdruk en, volgens de ontwerpers, lage onderhoudskosten om de prijs van zijn elektriciteit te verlagen kolengestookte tarieven [bron: Zyga].

De Fuller-turbine maakt gebruik van dunne metalen schijven om een ​​generator te laten draaien. De schijven in aerodynamische stijl zijn dicht bij elkaar geplaatst en zo gebogen dat wanneer wind door de unit stroomt, ze draaien, ongeacht de richting of de kracht van de wind. Omdat het aantal schijven kan worden verhoogd of verlaagd om verschillende vermogensoutputs en -afmetingen te bereiken, kan de Fuller-turbine eenvoudig worden aangepast aan een breed scala aan locaties.

Gemakkelijke toegang tot de schijf-en-generatoropstelling, samen met lagere hoogtevereisten, omdat de bladspeling geen factor is, dat betekent lagere onderhoudskosten, volgens Solar Aero. Het verwijderen van de bladspeling uit de vergelijking betekent ook dat de eenheden dichter bij elkaar kunnen worden geplaatst, dus 20 Fuller-turbines zouden minder grond nodig hebben dan standaard machines met bladen [bron: Zyga].

Net als veel andere innovaties op deze lijst, houdt de Fuller-turbine rekening met vogels: het volledige bewegende systeem wordt gescreend.

Vervolgens fungeert een andere motor als muze.

7. Beginnend met een straalmotor

10 Innovaties in windenergie: innovaties

De straalmotor is het startpunt voor enkele nieuwe windontwerpen. PHILIPPE LOPEZ / AFP / Getty Images

Een dochteronderneming van ruimtevaartfabrikant FloDesign heeft het straalmotorconcept omgezet in windenergie. De FloDesign-windturbine is kleiner dan de huidige turbinestructuren, maar kan volgens de uitvinders tot vier keer meer vermogen produceren [bron: LaMonica].

Heel erg zoals een straalmotor, heeft FloDesign een reeks vaste bladen die voor de bewegende turbinebladen zitten. Ze zijn op een afstand van elkaar en schuin geplaatst om te profiteren van variaties in windsnelheid om een ​​vortex met snel mengen te produceren - een vortex die extra wind zuigt (die zou worden gemist door typische turbinebeelden) en versnelt [bron: Bullis]. Het is dit grotere volume sneller bewegende lucht dat de beweegbare bladen raakt en de generator ronddraait.

Volgens de ontwerpers van de unit kan FloDesign evenveel energie produceren als een HAWT-eenheid die tweemaal zo groot is [source: Bullis]. In 2011 werd de eenheid geïnstalleerd op een eiland in de haven van Boston en het deed het goed [bron: Watt nu].

Vervolgens elimineren wrijving...

6. Zweven!

10 Innovaties in windenergie: bron

Magnetische levitatie wordt al gebruikt om treinen te verplaatsen, zoals deze die in Duitsland wordt getest. NIGEL TREBLIN / AFP / Getty Images

Een van de redenen waarom windturbines relatief inefficiënt zijn, is de wrijving tussen bewegende delen [bron: Fecht]. Die wrijving verspilt energie en vermindert de output van de turbine. Als je zou kunnen zeggen, zweeft men de bladen van een turbine in plaats van ze fysisch aan de basis te bevestigen, dan zou die wrijving geëlimineerd zijn.

Deze technologie is beschikbaar. Verschillende bedrijven, in verschillende ontwikkelingsfasen, werken eraan maglev turbines. Magnetische levitatie, die al jaren aangedreven schone-energietreinen voortstuwt, heeft het potentieel om de efficiëntie van windturbines met maximaal 20 procent te verhogen, volgens het in China gevestigde Guangzhou Energy Research Institute [bron: Fecht]. Deze wrijvingsloze units kunnen trager draaiende wind benutten, meer van de windenergie die ze vastleggen in elektriciteit veranderen en minder slijtage vertonen dan traditionele modellen.

Het in de VS gevestigde Regenedyne en NuEnergy ontwikkelen beide maglev-turbines voor commerciële verkoop. De modellen zijn stil, veiliger voor vogels en zijn aanzienlijk minder duur dan "windmolen" -type eenheden [bron: NuEnergy]. Levensduur zou daar veel mee te maken hebben: Regenedyne beweert een levensduur van de magolieturbine van 500 jaar, vergeleken met ongeveer 25 jaar voor huidige, met wrijving gevulde modellen [bron: Off Grid Technologies].

Vervolgens gaat windenergie recreatief...

5. Dwalend erin

10 Innovaties in windenergie: windenergie

Het futuristische uiterlijk van Abu Dhabi kan uiteindelijk verzachten met een landschap van rietachtige bladloze turbines. Alan Copson / Photographer's Choice / Getty Images

Stedenbouwkundigen in Abu Dhabi stelden zich een futuristische gemeenschap voor waarin schone energie meer dan energie zou zijn; het zou genoten worden. Ontwerpfirma's dienden voorstellen in en een bedrijf in New York won de eerste prijs vanwege zijn concept van een veld van rietachtige turbines die zich in de bries bewegen als tarwehalmen.

Atelier-DNA voorzag in slanke, sierlijke turbines genaamd Windstalks. Elke LED-brandende, 180-voet (55-meter) stelen zwaait in de wind en creëert kinetische energie om een ​​koppelgenerator aan te drijven [bron: Danigelis]. Een slank, bladloos ontwerp zorgt voor een nauwe afstand, veiligheid voor vogels en vleermuizen en, meest unieke, een mooie avondwandeling: ontwerpers hopen dat bewoners op een dag wandelingen zullen maken door een boerderij van wuivende Windstalks, die schone energie ervaren als iets als kunst.

Het idee verandert het windpark in een visueel plezierige installatie, in plaats van een te verdragen in de naam van schone, hernieuwbare energie. Het is een innovatieve manier om vandaag een van de hardste bezwaren weg te nemen bij windparken, maar in plaats daarvan de mogelijkheid te bedenken dat mensen in de toekomst misschien in de buurt van hectares en hectares turbines willen leven.

Vervolgens een beroep doen op een van de oudste, meest efficiënte manieren om de kracht van de wind vast te leggen...

4. Beginnen met een zeil

10 Innovaties in windenergie: zijn

Zeilen vangen de energie van de wind beter op dan enig ander menselijk ontwerp. laura a. watt / Flickr / Getty Images

Een van de oudste manieren om windenergie vast te leggen, is het zeil. Sinds de allereerste scheepsbouwers een mast bouwden, heeft het eenvoudige zeil meer van de kinetische energie in de wind aangewend voor menselijk gebruik dan enige andere structuur [bron: Zaghdoud].

Zeilen als inspiratie voor een hoogefficiënte windturbine is dan ook volkomen logisch en Saphon Energy hoopt het te implementeren in een zeilvormige turbine die het Saphonian noemt. Vergeleken met een standaard bladenontwerp, kan de meer aerodynamische turbine met lagere wrijving tot twee keer zoveel energie gebruiken in een gegeven toevoer van wind, waarmee hij hydraulische druk genereert om een ​​generator aan te drijven [bron: Zaghdoud]. Volgens Saphon is zijn meest recente prototype meer dan twee keer zo efficiënt als een typische windmolen-stijl turbine [bron: Zaghdoud].

Als een interessante kanttekening neemt Saphonian zijn naam aan Baal-Saphon, een windgod in de religie van het oude Carthago. In het bijzonder regeerde Baäl-Saphon de wind die de zeeën zou karnen, en hij werd aanbeden door Carthaagse zeelieden op hun reizen [bron: Saphon].

Vervolgens, aan de rand van het blad...

3. Flexibel worden

10 Innovaties in windenergie: voor

De slijtage van traditionele rotorbladen draagt ​​bij aan de kosten van windenergie. Sean Gallup / Getty Images

Slijtage en slijtage is een ernstig probleem in windturbines, omdat het herhaaldelijk vervangen van dure onderdelen de kosten van het opgewekte vermogen verhoogt.Het Risø nationaal laboratorium voor duurzame energie in Denemarken neemt een van de grootste slijtagesporen op zich: de buitengewone belasting van turbinestructuren wanneer hun massieve messen draaien [bron: Alternatieve Energie].

Om die belasting te verminderen, hebben onderzoekers van Risø een ander soort mes ontworpen - of op zijn minst een ander soort rand. Ze geloven dat een trailing edge die kan buigen terwijl het blad roteert, waardoor er een vloeiendere luchtstroom van het blad ontstaat, de belasting van de ondersteuningsstructuur drastisch zal verminderen [bron: Alternative Energy].

Onderzoekers wijzen op de flappen op vliegtuigvleugels als een voorbeeld van het concept: die flappen veranderen de vorm van de vleugel om meer controle te bieden over hefkrachten tijdens het opstijgen en landen. Een rubberen achterrand, op vergelijkbare manier, zou de stabiliteit van draaiende turbinebladen kunnen vergroten, waardoor de hoeveelheid spanning op de componenten die ze vasthouden [de bron: Alternatieve Energie] vermindert.

De flexibele voorsprong van Risø bevindt zich nog in de onderzoeks- en ontwerpfase.

Vervolgens een nieuwe manier om het offshore te doen...

2. Verschuiven van het gewicht

10 Innovaties in windenergie: zijn

Deze massieve driepuntige stalen poten zijn nodig om elke turbine te verankeren in een windpark in de Noordzee - een vereiste dat een offshore-constructie onbetaalbaar is. Sean Gallup / Getty Images

Offshore windparken bieden een enorm potentieel aan windenergie, maar potentiële nadelen maken hun toekomst onzeker. Een van de grootste zorgen is financieel, vooral met betrekking tot de kosten van het verankeren van een windturbine op de bodem van de oceaan. Die prijs van die constructie is zo hoog dat er twijfel rijst over de levensvatbaarheid van grootschalige offshore-energieopwekking.

Veel bedrijven zijn op zoek naar manieren om die kosten te verlagen. Een van hen, Technip, ging vanuit een zwaartepunt naar het midden en draaide de traditionele turbinestructuur op zijn kant. Het effect is een structuur die stabieler is: het ontwerp van de Vertiwind verplaatst de generator, de zwaarste component, dichter bij het oppervlak van de oceaan - 65 voet (20 meter) boven de zee in plaats van de gebruikelijke 200 voet (60 meter); het maakt ook de rotatie-as verticaal [bron: Gatto]. Het gecombineerde resultaat is een lager zwaartepunt dat de diepte en complexiteit van verankeringsvereisten vermindert [bron: Snieckus]. In het ideale geval hoeven Vertiwind-turbines helemaal niet op de bodem van de oceaan te worden bevestigd.

Vanaf januari 2013 is een Vertiwind-prototype van 35 kilowatt klaar voor testen voor de kust van Frankrijk [bron: Wind Power Intelligence].

Dat is blijkbaar niet de enige manier om het aan te pakken. Een laatste windkrachtinnovatie biedt een andere oplossing voor hoge offshore-kosten.

1. Drijvende it

10 Innovaties in windenergie: voor

Huidige offshore windturbines worden vastgemaakt aan de zeebodem; in de toekomst kunnen de turbines op hun plaats worden gehouden door een anker. Ulrich Baumgarten / Getty Images

Windkracht-samenwerking WindPlus werkt ook aan het verankeringsprobleem. In dit geval behoudt de turbine echter zijn horizontale as, zoals u op de meeste op het land gebaseerde structuren ziet; de grote ontwikkeling hier is een ondersteuningssysteem genaamd WindFloat.

WindFloat is een semi-submersible platform dat op zijn plaats wordt gehouden door een anker met een drag-embedment. In versleep ingesloten, er is geen constructie op de zeebodem. In plaats daarvan wordt een anker over de vloer gesleept totdat het zich op de gewenste diepte insluit. Het drag-anchored platform ondersteunt een offshore-turbine zoals de turbines die tegenwoordig vaak worden gebruikt. WindFloat kan mogelijk de betaalbare installatie van grotere turbines mogelijk maken dan degenen die nu offshore-energie produceren.

Dit ontwerp met zwevende turbine maakt niet alleen lagere installatiekosten mogelijk, maar ook lagere assemblagekosten, omdat de gehele installatie, zowel platform als turbine, aan land kan worden geassembleerd. De huidige technologie is afhankelijk van assemblage op zee, wat veel meer onstabiele en logistiek complexe omstandigheden met zich meebrengt [bron: Macguire]. WindFloats is al in gebruik voor de kust van Portugal en vanaf december 2012 gaan plannen voor installatie voor de kust van Oregon vooruit [bron: opwaarderen].

Dat Oregon-project is groen verlicht, deels door nieuwe ontwikkelingssubsidies van zowel de Europese Unie als de Verenigde Staten [bron: Recharge]. Nieuwe overheidsfinanciering voor windenergie, met name de offshore-variëteit, die eind 2012 werd uitgegeven, kan grote sprongen in de ontwikkeling betekenen. De hoop is dat met het geld om het ontwerp te perfectioneren en realistischere tests te implementeren, innovaties zoals deze de levensvatbaarheid van wind als een belangrijke bron van betaalbare, schone energie dramatisch kunnen vergroten.

Het dodelijke probleem van steenkool Ash

Het dodelijke probleem van steenkool Ash

Het verwijderen en opslaan van kolenas is lastig, en er is maar een kleine trekker voor nodig om een ​​catastrofe te veroorzaken. HowStuffWork kijkt naar kolenas en het milieu.


Notitie van de auteur: 10 innovaties in windenergie

Er zijn talloze innovatieve geesten die werken aan het verbeteren van de prestaties van windturbines, maar hier moest ik kiezen voor 10. Er zijn er zoveel die er zijn, een aantal zware aanpassingen voor mechanische efficiëntie, anderen die zich concentreren op het elimineren van "pijnlijke" problemen en milieuschade, en veel die beide aanpakken. Ik koos voor deze specifieke innovaties omdat ik vond dat ze bijzonder uniek of verrassend waren, of dat hun gewaagde beweringen daadwerkelijk zijn bevestigd in praktijktesten.

Elke beursgenoteerde innovatie kan ook opduiken in het werk van meer bedrijven dan ik hier kon opnemen. Het is verbazingwekkend hoeveel uitvinders hetzelfde merk raken.


Video Supplement: Rotterdamse innovatie: Water maken uit wind.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com