10 innovationer inden for vindkraft

En af de mest lovende alternative energiteknologier har, i de seneste år, høstede mere skepsis end ros. Horisontale akse vindmøller (HAWT), de massive, bladede tårne, der gør en blæsende dag til ren energi til nettet, kan også dræbe fugle og flagermus, kræver dyr regelmæssig vedligeholdelse, har problemer med effektivitet og bare generelt irriterer lokale beboere med pludselig hindrede udsigter og uønskede (og muligvis usunde) støjniveauer.

Den amerikanske vindmølleparkinstallation er derfor bremset, men en tilstrømning af statsfinansiering i 2012 kan tilbyde nyt håb om vindkraft [kilde:Hurdle]. Forskning har givet nogle fantastiske muligheder inden for funktioner og generationsmetoder; mange af maskinerne på tegnebrættet ligner og fungerer meget lidt som de "vindmøller", vi er vant til.

Vindens fremtid er muligvis ikke i vinger, i gårde, eller endda fastgjort til Jorden. Her er 10 af de mest unikke tilgange til at forbedre måderne, vi gør vind til elektricitet på. Nogle er lidt drømmende, andre i forskellige faser af design og prototype, og et par praler med foreløbige datoer for kommercielt salg.

Vi starter med en, hvis opfindere siger, at den fanger langt mere vind end konventionelle designs og kan være på markedet i 2013.

1. Samler det først
2. Sender det op
3. Starter med Tesla -motoren
4. Starter med en jetmotor
5. Svævende!
6. Vandrer i den
7. Starter med et sejl
8. Bliver fleksibel
9. Forskydning af vægten
10. Flydende det

10:Saml det først

Omni-directional er udført, med justerbare turbineblade monteret i traditionel, lodret orientering, der kan bevæge sig for at rumme retningsændringer. IMPLUX går en anden vej med metoden, transportere luft fra flere retninger til en lodret akse.

Opfinderne på Katru har, i deres arbejdsmodel af en vindmølle på taget til mindre energiproduktion, skabt en enhed, der fanger mere vind ved at samle den, før den rammer turbinebladene [kilde:Yirka]. Rundt om, lamelkammer fungerer som en 360-graders indsugningsstruktur, der tager vind fra alle retninger og omdirigerer den i bare én:opad, til vandret roterende vinger (en helikopterlignende orientering).

Fordi møllen er lukket, og kabinettets lameller er placeret tæt på hinanden, det udgør ingen fare for fugle og producerer meget lidt støj i forhold til nuværende mølleformer [kilde:Katru Eco-Inventions].

IMPLUX ville blive monteret oven på bygninger for at fange den relativt uudnyttede energi, der strømmer over bycentre. Den nyeste model er kun 2,7 meter høj og vurderet til 1,2 kilowatt; Katru's plan er at maksimere det til et maksimum på 6 kilowatt inden udgangen af ​​2013, når IMPLUX er beregnet til kommerciel tilgængelighed [kilde:Katru Eco-Inventions].

Næste, på et helt andet niveau ...

9:Sender det op

Vej, langt over jorden, der er nok vindenergi til at drive 50 jordkloder, ifølge branchegruppen Alternativ energi [kilde:Alternativ energi]. Disse store højder, historisk uden for rækkevidde af vores teknologi og videnskab, kunne være på nippet til at fodre vores gitre.

Flere virksomheder designer luftbårne møller, der flyder tusinder af fødder i luften, konvertere vind i stor højde til elektricitet. Design spænder fra drageformede strukturer til blimps, hovedsageligt flyvende møller, der ville fange vind, konvertere det til elektrisk strøm, og send den ned til Jorden ved hjælp af en tøjring.

Der er masser af sikkerhedsproblemer, en anden grund til, at flyvende møller har været en bagbrænder-drøm [kilde:Alternativ energi]. Federal Aviation Administration har anbefalet en grænse på 2, 600 fod (600 fod) til sådanne strukturer, for at undgå forstyrrelser i lufttrafikken, og designere er nødt til at bevise, at de kan lande deres møller sikkert, hvis en tether svigter eller ekstremt vejr forårsager andre funktionsfejl.

Møller i høj højde er i forskellige udviklingsstadier. De er endnu ikke blevet testet i de store højder, de er beregnet til [kilde:Alternativ energi].

Næste, Tesla kommer ind i billedet.

8:Starter med Tesla -motoren

Inspireret af et motordesign, der blev patenteret af opfinderen Nikola Tesla i 1913, et firma ved navn Solar Aero har designet en vindmølle uden vinger, et lille fodaftryk og ifølge designerne, lave nok vedligeholdelsesomkostninger til at bringe prisen på sin elektricitet ned på kulfyrede satser [kilde:Zyga].

Fuller -møllen bruger tynde metalskiver til at dreje en generator. Skiverne i airfoil-stil er tæt på hinanden og vinklet således, at når vinden strømmer gennem enheden, de snurrer, uanset vindens retning eller styrke. Fordi antallet af diske kan øges eller reduceres for at opnå forskellige effektudgange og størrelser, Fuller -møllen kan let tilpasses til at rumme en lang række steder.

Nem adgang til disk- og generatoropsætningen, sammen med krav til reduceret højde, da klingens frigang ikke er en faktor, betyde lavere vedligeholdelsesomkostninger, ifølge Solar Aero. Fjernelsen af ​​klingeklaring fra ligningen betyder også, at enhederne kan placeres tættere på hinanden, så 20 fyldigere møller ville kræve mindre jord end standard, bladmaskiner [kilde:Zyga].

Ligesom mange andre innovationer på denne liste, Fuller -møllen tager hensyn til fugle:Hele bevægelsessystemet screenes ind.

Næste, en anden motor fungerer som muse.

7:Start med en jetmotor

Et datterselskab af luftfartsfabrikanten FloDesign har taget jetmotorkonceptet ind i vindenergi. FloDesign -vindmøllen er mindre end de nuværende møllestrukturer, men kan, ifølge sine opfindere, producere op til fire gange mere strøm [kilde:LaMonica].

Ligesom en jetmotor, FloDesign har et sæt faste vinger, der sidder foran de bevægelige turbineblade. De er adskilt og vinklede for at drage fordel af variationer i vindhastighed for at producere en hurtigt blandende hvirvel-en hvirvel, der suger yderligere vind ind (som ville blive savnet af typiske mølledesign) og fremskynder den [kilde:Bullis]. Det er denne større mængde hurtigere luft, der rammer de bevægelige blade, drejer generatoren.

Enhedens designere siger, at FloDesign kan producere lige så meget energi som en HAWT -enhed, der er dobbelt så stor som [kilde:Bullis]. I 2011, enheden blev installeret på en ø i Boston Harbor, og det fungerede godt [kilde:Watt Now].

Næste, eliminerer friktion ...

6:Levitating!

En af grundene til, at vindmøller er relativt ineffektive, er friktionen mellem bevægelige dele [kilde:Fecht]. Den friktion spilder energi, reducere møllens ydelse. Hvis du kunne, sige, svæve en turbines vinger frem for fysisk at fastgøre dem til basen, at friktion ville blive elimineret.

Denne teknologi er tilgængelig. Flere virksomheder, i forskellige udviklingsstadier, arbejder på maglev -møller . Magnetisk svævning, som har drevet renenergitog i årevis, har potentiale til at øge vindmøllens effektivitet med op til 20 procent, ifølge Kina-baserede Guangzhou Energy Research Institute [kilde:Fecht]. Disse friktionsløse enheder kan udnytte langsommere vind, gøre mere af den vindkraft, de fanger, til elektricitet, og står mindre slidt end traditionelle modeller.

USA-baserede Regenedyne og NuEnergy udvikler begge maglevmøller til kommercielt salg. Modellerne er tavse, sikrere for fugle og er betydeligt billigere end enheder af "vindmølle" -type [kilde:NuEnergy]. Levetid ville have meget at gøre med det:Regenedyne hævder en maglev-turbines levetid på 500 år, sammenlignet med omkring 25 år for nuværende, friktionsfyldte modeller [kilde:Off Grid Technologies].

Næste op, vindenergi går rekreativt ...

5:Vandrer i den

Byplanlæggere i Abu Dhabi forestillede sig et futuristisk samfund, hvor ren energi ville være mere end energi; det ville nydes. Designvirksomheder indsendte forslag, og et selskab i New York vandt førstepræmien for sit koncept om et felt af sivlignende møller, der bevæger sig i vinden som hvedestængler.

Atelier DNA forestillede sig slank, yndefulde møller kaldet Windstalks. Hver LED-tændt, 180 fod (55 meter) stilk svajer i vinden, skabe kinetisk energi til at drive en momentgenerator [kilde:Danigelis]. En slank, bladløst design giver mulighed for tæt afstand, sikkerhed for fugle og flagermus og, mest entydigt, en dejlig aftentur:Designere håber, at beboerne en dag vil gå ture gennem en gård med svajende Windstalks, oplever ren energi som noget som kunst.

Ideen gør vindmølleparken til en visuelt behagelig installation, frem for en at stille op med i navnet clean, vedvarende strøm. Det er en innovativ måde at fjerne en af ​​de højeste indsigelser mod vindmølleparker i dag, forestiller sig i stedet muligheden for, at i fremtiden folk vil faktisk gerne bo i nærheden af ​​tønder og tønder møller.

Næste, kalder på en af ​​de ældste, mest effektive måder at fange vindkraften på ...

4:Start med et sejl

En af de ældste måder at fange vindenergi på er sejlet. Siden de allerførste skibsbyggere rejste en mast, det enkle sejl har udnyttet mere af den kinetiske energi i vind til menneskelig brug end nogen anden struktur [kilde:Zaghdoud].

Sejl som inspiration til en højeffektiv vindmølle, derefter, giver perfekt mening, og Saphon Energy håber at implementere det i en sejlformet turbine, det kalder Saphonian. Sammenlignet med en standard, bladet design, jo mere aerodynamisk, lavere friktionsmølle kan bruge op til det dobbelte af energimængden i en given vindforsyning, ved at bruge det til at skabe hydraulisk tryk til at drive en generator [kilde:Zaghdoud]. Ifølge Saphon, dens seneste prototype er mere end dobbelt så effektiv som en typisk vindmølle-stilmølle [kilde:Zaghdoud].

Som en interessant sidebemærkning, Saphonian tager sit navn fra Baal-Saphon, en vindguddom i religionen i det gamle Kartago. I særdeleshed, Baal-Saphon styrede vinden, der ville vælte havene, og han blev tilbedt af karthaginske søfolk på deres rejser [kilde:Saphon].

Næste, ved bladets kant ...

3:Bliv fleksibel

Slid er et alvorligt problem i vindmøller, fordi udskiftning af dyre dele gentagne gange øger omkostningerne ved den strøm, de genererer. Risø Nationale Laboratorium for Bæredygtig Energi i Danmark påtager sig en af ​​de største slitage-syndere:den ekstraordinære belastning, der påføres møllestrukturer, når deres massive vinger roterer [kilde:Alternativ energi].

For at reducere denne belastning, Risø -forskere har udtænkt en anden slags klinge - eller i det mindste en anden slags kant til den. De tror, ​​at en bagkant, der kan bøje, mens bladet roterer, skaber en jævnere luftstrøm fra bladet, vil dramatisk reducere belastningen på understøttelsesstrukturen [kilde:Alternativ energi].

Forskere peger på klapperne på flyvinger som et eksempel på konceptet:Disse klapper ændrer vingens form for at tilbyde øget kontrol over løftekræfter under start og landing. En gummi bagkant, på lignende måde, kunne øge stabiliteten af ​​roterende turbineblade, reducere mængden af ​​stress på komponenterne, der holder dem [kilde:Alternativ energi].

Risøs fleksible kant er stadig i forsknings- og designfasen.

Næste, en ny måde at gøre det offshore ...

2:Skifte vægt

Havmølleparker til havs tilbyder et stort potentiale inden for vindkraft, men potentielle ulemper gør deres fremtid usikker. En af de største bekymringer er økonomisk, især hvad angår omkostningerne ved at forankre en vindmølle til havbunden. Denne pris på denne konstruktion er så høj, at der skabes tvivl om levedygtigheden af ​​storstilet offshore elproduktion.

Mange virksomheder leder efter måder at reducere omkostningerne på. En af dem, Technip, gik på det fra en tyngdepunktsvinkel, dreje den traditionelle møllestruktur på siden. Effekten er en mere stabil struktur:Vertiwind -designet flytter generatoren, den tungeste komponent, tættere på havets overflade - 65 fod (20 meter) over havet, frem for de sædvanlige 60 meter; det gør også rotationsaksen lodret [kilde:Gatto]. Det kombinerede resultat er et lavere tyngdepunkt, der reducerer dybden og kompleksiteten af ​​forankringskrav [kilde:Snieckus]. Ideelt set, Vertiwind -møller behøver slet ikke at være fastgjort til havbunden.

Fra januar 2013, en 35 kilowatt Vertiwind -prototype er klar til test ud for Frankrigs kyst [kilde:Wind Power Intelligence].

Det er ikke, tilsyneladende, den eneste måde at gøre det på, selvom. En sidste vindkraftinnovation foreslår en anden løsning på høje offshoreomkostninger.

1:Floating It

Wind-power-samarbejdet WindPlus arbejder også på forankringsproblemet. I dette tilfælde, selvom, møllen holder sin vandrette akse, som du ser på de fleste landbaserede strukturer; den store udvikling her er et støttesystem kaldet WindFloat.

WindFloat er en halvt nedsænket platform, der holdes på plads af et anker til indlejring af træk. I træk indlejring, der er ingen konstruktion på havbunden. I stedet, et anker trækkes langs gulvet, indtil det indlejrer sig i den ønskede dybde. Den trækforankrede platform understøtter en offshoreturbine som dem, der normalt bruges i dag. WindFloat kan muligvis muliggøre en overkommelig installation af større møller end dem, der producerer offshore -strøm nu.

Dette flydende turbinedesign tillader ikke kun lavere installationsomkostninger, men også lavere montageomkostninger, siden hele opsætningen, både platform og turbine, kan samles på land. Nuværende teknologi er afhængig af samling til søs, hvilket involverer langt mere ustabile og logistisk komplekse forhold [kilde:Macguire]. WindFloats er allerede i brug ud for Portugals kyst, og, fra december 2012, planer om installation ved kysten af ​​Oregon går fremad [kilde:Genopladning].

Dette Oregon-projekt er delvis blevet grønt belyst af nye udviklingsstipendier fra både EU og USA [kilde:Recharge]. Ny statsfinansiering til vindkraft, især offshore sorten, udstedt i slutningen af ​​2012 kan betyde store spring i udviklingen. Håber er, at med pengene til perfekt design og implementering af mere test i den virkelige verden, innovationer som disse kan dramatisk øge vindens levedygtighed som en betydelig kilde til overkommelige priser, ren energi.

Masser mere information

Forfatterens note:10 innovationer inden for vindkraft

Der er utallige innovative hjerner, der arbejder på at forbedre vindmøllernes ydeevne, men her, Jeg var nødt til at vælge 10. Der er så mange derude, nogle tunge justeringer for mekanisk effektivitet, andre koncentrerer sig om at fjerne "ømme" problemer og miljøskader, og mange adresserer begge. Jeg valgte disse særlige innovationer, fordi jeg fandt dem særligt unikke eller overraskende, eller deres dristige påstande faktisk er blevet bekræftet i felttest.

Hver opført innovation, såvel, kan dukke op i arbejdet i flere virksomheder, end jeg var i stand til at inkludere her. Det er forbløffende, hvor mange opfindere, der rammer det samme mærke.

relaterede artikler

• Sådan fungerer vindkraft
• Sådan fungerer vindmølleopladere
• 10 Utrolige vindkraftfakta
• Dræber vindmøller fugle?
• Giver vindmøller sundhedsmæssige problemer?
• Vindenergi Quiz

Kilder

• Alternativ energi. "Luftbårne vindmøller?" 16. juni kl. 2010. (26. december, 2012) http://www.alternative-energy-news.info/airborne-wind-turbines/
• Alternativ energi. "Gennembrud inden for lille vindteknologi." 19. november kl. 2008. (26. december, 2012) http://www.alternative-energy-news.info/breakthrough-small-wind-technology/
• Alternativ energi. "Elastiske kanter til vindmøllevinger." 21. marts 2009. (26. december, kl. 2012) http://www.alternative-energy-news.info/elastic-edges-for-wind-turbine-blades/
• Bullis, Kevin. "Et design til billigere vindkraft." MIT Technology Review. 1. december kl. 2008. (4. januar, 2013) http://www.technologyreview.com/news/411274/a-design-for-cheaper-wind-power/
• Danigelis, Alyssa. "Vindkraft uden knivene:Store billeder." Discovery News. (26. december, 2012.) http://news.discovery.com/tech/wind-power-without-the-blades.html
• Fecht, Sarah. " 8 måder magnetisk levitation kan forme fremtiden. "Populær mekanik. (26. dec. 2012) http://www.popularmechanics.com/technology/engineering/extreme-machines/8-ways-magnetic-levitation-could-shape-the-future#slide-1
• Gatto, Katie. "Vertiwind:Flydende vindmølleprojekt lanceret." Phys.org. 7. februar kl. 2011. (26. december, 2012) http://phys.org/news/2011-02-vertiwind-turbine.html#nRlv
• Hordle, Jon. " Energy Dept. til at tegne 7 vindprojekter. "The New York Times. 12. december, 2012. (26. december, kl. 2012) http://green.blogs.nytimes.com/2012/12/12/energy-dept-to-underwrite-7-wind-projects/?ref=windpower
• Katru Eco-opfindelser. http://www.katru.com.au/
• LaMonica, Martin. " FloDesigns jetmotor-inspirerede vindmølle vinder præmier. "CNET. 15. maj, 2008. (26. december, 2012) http://news.cnet.com/8301-11128_3-9945005-54.html
• Macguire, Eoghan. "Flydende mølle bøjer offshore vindpotentiale." CNN. 28. juni kl. 2012. (26. december, kl. 2012) http://www.cnn.com/2012/06/28/world/windplus-floating-wind-turbine/index.html
• NuEnergy Technologies. "MagLev vindmølle." (4. januar, 2013) http://www.nuenergytech.com/product-development/maglev-wind-turbine/
• Off Grid Technologies. "City of Evanston - Off Shore Wind Project (RFI)." (4. januar, 2013) http://www.cityofevanston.org/assets/OGT%20Evanston%20RFI.pdf
• Genoplad. " Principle Power lander $ 43 mio. Til at finansiere dobbelt til WindFloat. "14. december, 2012. (2. januar, 2013) http://www.rechargenews.com/energy/wind/article329608.ece
• Snieckus, Darius. "Vindmølle med lodret akse på dybt vand får sidste tørløb." Genoplad. 6. januar, 2012. (2. januar, 2013) http://www.rechargenews.com/business_area/innovation/article296513.ece
• Vestas. " Vestas, EDP ​​og WindPlus -partnere indvier den første havmølle installeret på WindFloat flydende fundament. "19. juni, 2012. (2. januar, 2013) http://www.vestas.com/Default.aspx?ID=10332&action=3&NewsID=3107
• Watt nu. "FloDesign vindmølle. Der er forandring i vinden." 7. marts 2012. (4. januar, 3013) http://wattnow.org/1891/flodesign-wind-turbine-theres-change-in-the-wind
• Wind Power Intelligence. "FRANKRIG:Testning af 2MW Vertiwind flydende havmølle starter." 1. januar, 2013. (2. januar, 2013) http://www.windpowerintelligence.com/article/GVj9cQ3mmA/2013/01/01/france_testing_for_2mw_vertiwind_floating_offshore_turbine_t/
• Yirka, Bob. "Ny omni-directional vindmølle kan fange vindenergi på at bygge hustage." Phys.org. 16. maj kl. 2011. (26. december, 2012) http://phys.org/news/2011-05-omni-directional-turbine-capture-energy-rooftops.html
• Zaghdoud, Nébil. "Sejlinspireret turbine lover billigere vindenergi." 5. november kl. 2012. (26. december, 2012) http://www.scidev.net/en/middle-east-and-north-africa/news/sail-inspired-turbine-promises-cheaper-wind-energy.html
• Zyga, Lisa. "Bladløs vindmølle inspireret af Tesla." Phys.org. 7. maj kl. 2010. (26. december, 2012) http://phys.org/news192426996.html