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5 diseños inusuales de generadores eólicos
La energía eólica se está desarrollando activamente en todo el mundo, y para nadie es un secreto que esta es una de las áreas más prometedoras de energía alternativa en este momento. A mediados de 2014, la capacidad total de todos los generadores eólicos instalados en el mundo era de 336 gigavatios, y el generador de viento Vestas-164 vertical de tres palas más grande y potente se instaló y lanzó a principios de 2014 en Dinamarca. Su potencia alcanza los 8 megavatios, y el alcance de las cuchillas es de 164 metros.
A pesar de la tecnología de larga duración de la fabricación de turbinas de paletas y molinos de viento en general, muchos entusiastas buscan mejorar la tecnología, aumentar su eficiencia y reducir los factores negativos.
Como es sabido, el coeficiente de utilización de la energía del flujo del viento. generadores eólicos tradicionales en el mejor de los casos, alcanza el 30%, son bastante ruidosos y alteran el equilibrio térmico natural de los territorios circundantes, lo que aumenta la temperatura de la capa de aire superficial por la noche. También son muy peligrosos para las aves y ocupan grandes áreas.
¿Qué alternativas existen? De hecho, el trabajo de los inventores modernos no conoce límites, y se han inventado muchas alternativas diferentes.
Veamos los 5 diseños alternativos más inusuales de la industria para turbinas eólicas.
Desde 2010, la empresa estadounidense Altaeros Energies, con sede en el Massachusetts Research Institute, ha estado desarrollando una nueva generación de generadores eólicos. Un nuevo tipo de generador eólico está diseñado para operar a alturas de hasta 600 metros, donde los generadores eólicos normales simplemente no pueden llegar. Es a altitudes tan altas que soplan constantemente los vientos más fuertes, que son 5-8 veces más fuertes que los vientos cerca de la superficie de la tierra.
El generador es una estructura inflable, similar a una aeronave inflada con helio, en la que se instala una turbina de tres palas en el eje horizontal. Tal generador eólico se lanzó en 2014 en Alaska a una altura de aproximadamente 300 metros para probar durante 18 meses.
Los desarrolladores afirman que esta tecnología producirá electricidad por valor de 18 centavos por kilovatio hora, que es la mitad del precio habitual de la energía eólica en Alaska. En el futuro, estos generadores pueden reemplazar las plantas de energía diesel, así como encontrar aplicaciones en áreas problemáticas.
En el futuro, este dispositivo no solo será un generador de energía eléctrica, sino también parte de una estación meteorológica y un medio conveniente para proporcionar Internet en territorios alejados de la infraestructura correspondiente.
Después de la instalación, dicho sistema no requiere la presencia de personal, no ocupa un área grande y es casi silencioso. Se puede controlar de forma remota y requiere mantenimiento solo una vez cada 1-1.5 años.
Otra decisión interesante para crear un diseño inusual de un parque eólico se está implementando en los Emiratos Árabes Unidos. No muy lejos de Abu Dabi, se está construyendo la ciudad de Madsar, en la que planean construir un parque eólico bastante inusual, llamado por los desarrolladores de "Windstalk".
El fundador de Atelier DNA, una empresa de diseño con sede en Nueva York que desarrolla el diseño para este proyecto, dijo que la idea principal era encontrar un modelo cinético en la naturaleza que pudiera servir para generar electricidad, y se encontró ese modelo. Se instalarán 1203 tallos de fibra de carbono, cada uno de aproximadamente 55 metros de altura, con bases de concreto de 20 metros de ancho, a 10 metros de distancia.
Los tallos serán reforzados con goma, y tendrán un ancho de aproximadamente 30 cm en la base, y se estrecharán hasta 5 centímetros en la parte superior.Cada tallo contendrá capas alternas de electrodos y discos de cerámica hechos de un material piezoeléctrico que genera una corriente eléctrica cuando se somete a presión.
Cuando los tallos se balanceen con el viento, los discos se encogerán, generando corriente eléctrica. Sin ruido de las palas de las turbinas eólicas, sin víctimas entre las aves, nada más que el viento.
La idea surgió al observar las cañas balanceándose en el pantano.
El proyecto Windstalk de Atelier DNA ganó el segundo lugar en la competencia Land Art Generator patrocinada por Madsar para seleccionar la mejor obra de arte internacional para generar energía a partir de fuentes renovables.
El área ocupada por esta estación eólica inusual cubrirá 2.6 hectáreas, y en términos de energía corresponderá a un generador eólico convencional, que ocupa un área similar. El sistema es efectivo debido a la ausencia de pérdidas por fricción inherentes a los sistemas mecánicos tradicionales.
En la base de cada vástago habrá un generador que convierte el torque del vástago utilizando un sistema de amortiguador y cilindro, similar al sistema Levant Power desarrollado en Cambridge, Massachusetts.
Como el viento no es constante, se aplicará un sistema de almacenamiento de energía para que la energía acumulada se pueda gastar incluso cuando no haya viento, explican los empleados que trabajan en el proyecto.
En la parte superior de cada tallo, se instalará una luz LED, cuyo brillo dependerá directamente de la fuerza del viento y la cantidad de electricidad generada actualmente.
Windstalk funcionará en una oscilación caótica, lo que le permite colocar los elementos mucho más cerca uno del otro de lo que es posible con las turbinas eólicas convencionales de tipo de pala.
Se está desarrollando un proyecto Wavestalk similar para convertir la energía de las corrientes y olas oceánicas, donde un sistema similar se invertirá bajo el agua.
El proyecto, desarrollado por Saphon Energy de Túnez, así como Windstalk, es un generador de viento sin aspas, pero esta vez el dispositivo tiene un diseño tipo vela.
Este generador silencioso, parecido a una antena parabólica en forma, se llamaba Saphonian. No tiene partes giratorias y es completamente seguro para las aves. La pantalla del generador se mueve hacia adelante y hacia atrás bajo la influencia del viento, creando oscilaciones en el sistema hidráulico.
El objetivo del proyecto es mejorar el rendimiento de los generadores eólicos con respecto al uso del flujo de viento. El viento literalmente se aprovecha de una vela, que hace movimientos hacia adelante y hacia atrás bajo su acción, mientras que no hay aspas, ni rotor, ni engranajes. Esta interacción le permite convertir más energía cinética en energía mecánica utilizando pistones.
La energía se puede acumular en acumuladores hidráulicos, o convertirse en energía eléctrica por medio de un generador, o se puede activar algún mecanismo con su ayuda. Si los generadores eólicos convencionales tienen una eficiencia del 30%, entonces este generador de tipo vela proporciona el 80%. Su eficiencia excede los molinos de viento tipo cuchillas en 2,3 veces.
Debido a la falta de componentes caros, como es el caso de una turbina eólica (palas, cubos, cajas de engranajes), en el caso de Saphonian, los costos de equipo se reducen al 45%.
La forma aerodinámica del Saphonian tiene la ventaja de que las corrientes de viento turbulentas tienen poco efecto sobre el cuerpo de la vela, y la fuerza aerodinámica solo aumenta. Debido a las turbulencias, las turbinas eólicas no se usan en áreas urbanas, y Saphonian también se puede usar allí. Además, se minimizan los factores nocivos acústicos y de vibración. Saphon Energy ha recibido el Premio KPMG a la Innovación.
Otro enfoque muy revolucionario para el uso de la energía eólica fue implementado en 2008 por un inventor, un entusiasta de California.Los grandes generadores eólicos para ciudades pequeñas son del tamaño de un edificio de 30 pisos, y sus aspas alcanzan el tamaño de las alas de un Boeing 747.
Estos generadores gigantes ciertamente producen mucha energía, pero la producción, el transporte y la instalación de dichos sistemas son complejos y costosos. A pesar de esto, la industria está creciendo en más del 40 por ciento cada año. Eso es lo que Dag Selsam de California pensó antes de establecer su ambicioso objetivo. Decidió que era realista obtener más energía usando menos materiales.
Al instalar una docena o varias docenas de rotores pequeños en un eje conectado a un generador, Doug, al final, logró su objetivo. Conectó un extremo del eje largo al generador y lanzó el otro extremo a las alturas en globos con helio. El sistema funcionó como se esperaba.
En los libros de texto, Doug leyó que una turbina de un solo rotor es suficiente para obtener el máximo, pero Doug tiene dudas. Pensó lo contrario: cuantos más rotores, más energía eólica está disponible para su uso.
Si cada rotor está ubicado en el ángulo correcto, entonces cada rotor recibirá su propio viento, y esto aumentará la eficiencia de generación.
Por supuesto, esto complica la física, porque ahora era necesario asegurarse de que cada rotor captara su propia corriente, y no solo la corriente del rotor cercano. Era necesario encontrar el ángulo óptimo para el eje en relación con el viento y la distancia ideal entre los rotores. Y, al final, la ganancia se obtuvo usando menos material.
En 2003, el inventor recibió una subvención de $ 75,000 de la Comisión de Energía de California para desarrollar una turbina de 3,000 vatios con siete rotores. La tarea se resolvió con éxito, y Dag Selsam ya ha vendido más de 20 de sus turbinas de doble rotor de 2000 vatios a varios propietarios. Él construyó estos dispositivos en el garaje de su país.
La idea de Doug fue una de las pocas ideas que realmente tienen todas las posibilidades de lograr un gran éxito en el mundo comercial. Selsam dice que dos rotores son solo el comienzo. Probablemente algún día verá sus turbinas multi-rotor de una milla de largo en el cielo.
"Podemos ir más allá y fabricar turbinas mucho más potentes utilizando esta tecnología, superará las fantasías más salvajes de General Electric", dice el inventor.
Arquímedes, con sede en Rotterdam, Países Bajos, ha creado su propio concepto de turbinas eólicas inusuales que se pueden instalar directamente en los techos de los edificios residenciales.
Según los autores del proyecto, un diseño eficaz de bajo ruido puede proporcionar electricidad a una casa pequeña y a un complejo de generadores de este tipo, trabajando en conjunto con paneles solares estándar, capaz de reducir completamente a cero la dependencia de un gran edificio de fuentes externas de electricidad. Las nuevas turbinas eólicas se llaman Liam F1.
Se puede instalar una pequeña turbina con un diámetro de 1,5 metros y un peso de aproximadamente 100 kilogramos en cualquier pared o techo de un edificio residencial. Por lo general, la altura de los techos en terrazas es de 10 metros, y el viento en el país es casi siempre del suroeste. Estas condiciones son suficientes para colocar adecuadamente la turbina en el techo y utilizar eficazmente la energía eólica.
Aquí se resuelven dos problemas de los generadores eólicos convencionales: el ruido de las turbinas de palas convencionales y el alto costo de la instalación de equipos voluminosos. En los generadores eólicos convencionales, los costos de instalación a menudo no dan resultado. El nivel de ruido de la turbina Liam es de aproximadamente 45 dB, y esto es incluso más silencioso que el ruido de la lluvia (el ruido de la lluvia en el bosque es de 50 dB).
En forma similar a la concha de un caracol, la turbina, como una veleta, gira el viento, captura el flujo de aire, reduce su velocidad y cambia de dirección. El director de la compañía, Marinus Miremeta, afirma que la eficiencia de una turbina innovadora alcanza el 80% de la eficiencia máxima disponible teóricamente en energía eólica. Y esto ya es suficiente.
En los Países Bajos, la familia promedio consume 3300 kWh de electricidad por año.Según los desarrolladores, la mitad de esta energía puede ser proporcionada por una turbina Liam F1 a una velocidad del viento de al menos 4,5 m / s.
Tres de estas turbinas se pueden colocar en los vértices del triángulo en el techo de la casa, luego cada una de las turbinas contará con viento y no interferirán entre sí, sino que, por el contrario, se ayudarán mutuamente.
Si hablamos de instalar en una ciudad donde hay flujos turbulentos, el fabricante sugiere elevar ligeramente los generadores eólicos instalados en los techos de las ciudades, uniéndolos a los postes para que las paredes de las casas vecinas no interfieran con los flujos de viento.
El costo estimado de la nueva turbina con la instalación es de 3999 euros. Dado que el dispositivo tiene un tamaño de más de un metro, se puede requerir una licencia especial para su uso, por lo tanto, en el caso más extremo, la compañía también produce mini turbinas Liam con un diámetro de 0,75 metros.
Los fabricantes planean usar sus turbinas no solo para el suministro de energía de edificios residenciales e industriales, sino también para el suministro de energía de embarcaciones marinas.
Como puede ver, hay muchas alternativas interesantes de los fabricantes de generadores eólicos.
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