L'avenir de l'énergie éolienne peut sembler totalement différent des turbines à axe horizontal familières – et controversées – que nous connaissons. JANEK SKARZYNSKI/AFP/Getty Images L'une des technologies énergétiques alternatives les plus prometteuses a, dans les années récentes, suscité plus de scepticisme que d'éloges. Éoliennes à axe horizontal (HAWT), ces massifs, des tours à lames qui transforment une journée venteuse en énergie propre pour le réseau, peut aussi tuer les oiseaux et les chauves-souris, nécessitent un entretien régulier coûteux, ont des problèmes d'efficacité et ennuient généralement les résidents locaux avec des vues soudainement entravées et des niveaux de bruit indésirables (et peut-être malsains).
L'installation de parcs éoliens aux États-Unis a donc ralenti, mais un afflux de financement gouvernemental en 2012 pourrait offrir un nouvel espoir pour l'énergie éolienne [source :Hurdle]. La recherche a donné des possibilités étonnantes dans les fonctionnalités et les méthodes de génération; beaucoup de machines sur la planche à dessin ressemblent et fonctionnent très peu comme les « moulins à vent » auxquels nous sommes habitués.
L'avenir du vent n'est peut-être pas dans les pales, dans les fermes, ou même fixé à la Terre. Voici 10 des approches les plus uniques pour améliorer la façon dont nous transformons le vent en électricité. Certains sont un peu rêveurs, d'autres à divers stades de conception et de prototype, et un couple se vantent de dates provisoires pour la vente commerciale.
Nous commencerons par celui dont les inventeurs disent qu'il capte beaucoup plus de vent que les conceptions conventionnelles et pourrait être sur le marché en 2013.
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Lames traditionnelles HAWT, comme ceux ci-dessus, s'en tenir à une orientation verticale, mais les projets futurs pourront peut-être canaliser l'air de plusieurs directions en une seule. FRANK PERRY/AFP/Getty Images Omni-directionnel a été fait, avec aubes de turbine réglables montées en traditionnel, orientation verticale qui peut se déplacer pour s'adapter au changement de direction. L'IMPLUX va autrement avec la méthode, canaliser l'air de plusieurs directions dans une configuration à axe vertical.
Les inventeurs de Katru ont, dans leur modèle de travail d'une éolienne sur le toit pour la production d'énergie à petite échelle, a créé un appareil qui capte plus de vent en le collectant avant qu'il n'atteigne les pales de la turbine [source :Yirka]. Environ, la chambre à lattes agit comme une structure d'admission à 360 degrés qui prend le vent dans toutes les directions et le redirige en une seule :vers le haut, aux pales qui tournent horizontalement (une orientation semblable à celle d'un hélicoptère).
Parce que la turbine est fermée, et les lattes de l'enceinte sont rapprochées les unes des autres, il ne présente aucun danger pour les oiseaux et produit très peu de bruit par rapport aux formes de turbines actuelles [source :Katru Eco-Inventions].
IMPLUX serait monté au sommet des bâtiments pour capter l'énergie relativement inexploitée circulant dans les centres urbains. Le dernier modèle ne mesure que 9 pieds (2,7 mètres) de haut et est évalué à 1,2 kilowatts; Le plan de Katru est de porter ce chiffre à 6 kilowatts maximum d'ici la fin de 2013, lorsque l'IMPLUX est prévu pour une disponibilité commerciale [source :Katru Eco-Inventions].
Prochain, à un tout autre niveau...
Le fondateur de Joby Energy se tient debout avec son prototype d'éolienne aéroportée. Robert Nickelsberg/Getty Images Manière, bien au-dessus du sol, il y a assez d'énergie éolienne pour alimenter 50 globes, selon le groupe industriel Alternative Energy [source :Alternative Energy]. Ces vents de haute altitude, historiquement hors de portée de notre technologie et de notre science, pourrait être sur le point d'alimenter nos réseaux.
Plusieurs entreprises conçoivent des turbines aéroportées qui flotteraient à des milliers de pieds dans les airs, convertir les vents de haute altitude en électricité. Les conceptions vont des structures de type cerf-volant aux dirigeables, essentiellement des turbines volantes qui capteraient le vent, le convertir en énergie électrique, et l'envoyer sur Terre au moyen d'une attache.
Les problèmes de sécurité abondent, une autre raison pour laquelle les turbines volantes ont été un rêve en veilleuse [source :Alternative Energy]. La Federal Aviation Administration a conseillé une limite de 2, 000 pieds (600 mètres) pour de telles structures, pour éviter les interférences avec le trafic aérien, et les concepteurs doivent prouver qu'ils peuvent faire atterrir leurs turbines en toute sécurité en cas de défaillance d'une attache ou de conditions météorologiques extrêmes provoquant d'autres dysfonctionnements.
Les turbines à haute altitude sont à divers stades de développement. Ils n'ont pas encore été testés aux hautes altitudes auxquelles ils sont destinés [source :Alternative Energy].
Prochain, Tesla entre en scène.
Nikola Tesla -- photographié ici sous forme de statue dans son village natal de Smiljan, La Croatie - est le point de départ d'une nouvelle conception de vent. HRVOJE POLAN/AFP/Getty Images Inspiré d'une conception de moteur brevetée par l'inventeur Nikola Tesla en 1913, une société nommée Solar Aero a conçu une éolienne sans pales, un faible encombrement et, selon les concepteurs, des coûts de maintenance suffisamment bas pour ramener le prix de son électricité à celui du charbon [source :Zyga].
La turbine Fuller utilise des disques métalliques minces pour faire tourner un générateur. Les disques de style aérodynamique sont étroitement espacés et inclinés de sorte que lorsque le vent traverse l'unité, ils tournent, quelle que soit la direction ou la force du vent. Étant donné que le nombre de disques peut être augmenté ou diminué pour obtenir différentes puissances et tailles, la turbine Fuller peut être facilement adaptée pour s'adapter à un large éventail d'emplacements.
Accès facile à la configuration du disque et du générateur, avec des exigences de hauteur réduites puisque le jeu de la lame n'est pas un facteur, signifient des coûts d'entretien inférieurs, selon Solar Aero. La suppression du jeu de lame de l'équation signifie également que les unités peuvent être placées plus près les unes des autres, donc 20 turbines Fuller nécessiteraient moins de terrain que la norme, machines à aubes [source :Zyga].
Comme beaucoup d'autres innovations de cette liste, la turbine Fuller prend en compte les oiseaux :l'ensemble du système mobile est masqué.
Prochain, un autre moteur fait office de muse.
Le moteur à réaction est le point de départ de certaines nouvelles conceptions de vent. PHILIPPE LOPEZ/AFP/Getty Images Une filiale du constructeur aérospatial FloDesign a transposé le concept de moteur à réaction dans l'énergie éolienne. L'éolienne FloDesign est plus petite que les structures d'éoliennes actuelles mais peut, selon ses inventeurs, produire jusqu'à quatre fois plus de puissance [source :LaMonica].
Tout comme un moteur à réaction, FloDesign a un ensemble d'aubes fixes qui se trouvent devant les aubes mobiles de la turbine. Ils sont espacés et inclinés pour tirer parti des variations de la vitesse du vent pour produire un vortex à mélange rapide - un vortex qui aspire du vent supplémentaire (ce qui manquerait aux conceptions d'éoliennes typiques) et l'accélère [source :Bullis]. C'est ce plus grand volume d'air plus rapide qui frappe les pales mobiles, faire tourner le générateur.
Les concepteurs de l'unité disent que FloDesign peut produire autant d'énergie qu'une unité HAWT deux fois sa taille [source :Bullis]. En 2011, l'unité a été installée sur une île du port de Boston, et il a bien fonctionné [source :Watt Now].
Prochain, éliminer les frottements...
La lévitation magnétique est déjà utilisée pour déplacer les trains, comme celui-ci testé en Allemagne. NIGEL TREBLIN/AFP/Getty Images L'une des raisons pour lesquelles les éoliennes sont relativement inefficaces est le frottement entre les pièces mobiles [source :Fecht]. Cette friction gaspille de l'énergie, réduire la puissance de la turbine. Si tu peux, dire, faire léviter les pales d'une turbine plutôt que de les attacher physiquement à la base, cette friction serait éliminée.
Cette technologie est disponible. Plusieurs entreprises, à divers stades de développement, travaillent sur turbines maglev . Lévitation magnétique, qui propulse des trains à énergie propre depuis des années, a le potentiel d'augmenter l'efficacité des éoliennes jusqu'à 20 pour cent, selon l'Institut de recherche énergétique de Guangzhou, basé en Chine [source :Fecht]. Ces unités sans friction peuvent exploiter un vent plus lent, transformer une plus grande partie de l'énergie éolienne captée en électricité, et font face à moins d'usure que les modèles traditionnels.
Regenedyne et NuEnergy, basés aux États-Unis, développent tous deux des turbines maglev pour la vente commerciale. Les modèles sont silencieux, plus sûres pour les oiseaux et sont nettement moins chères que les unités de type « moulin à vent » [source :NuEnergy]. La durée de vie aurait beaucoup à voir avec cela :Regenedyne revendique une durée de vie de la turbine maglev de 500 ans, contre environ 25 ans pour l'actuel, modèles remplis de friction [source :Off Grid Technologies].
Ensuite, l'énergie éolienne devient récréative ...
Le look futuriste d'Abu Dhabi pourrait éventuellement s'adoucir pour inclure un paysage de turbines sans pales en forme de roseau. Alan Copson/Choix du photographe/Getty Images Les urbanistes d'Abu Dhabi ont imaginé une communauté futuriste dans laquelle l'énergie propre serait plus que de l'énergie; ce serait apprécié. Les bureaux d'études ont soumis des propositions, et une entreprise de New York a remporté le premier prix pour son concept d'un champ de turbines en forme de roseau qui se déplacent dans la brise comme des tiges de blé.
Atelier DNA a imaginé mince, turbines gracieuses appelées Windstalks. Chaque LED allumée, La tige de 180 pieds (55 mètres) se balance dans le vent, créer de l'énergie cinétique pour entraîner un générateur de couple [source :Danigelis]. Un mince, la conception sans lame permet un espacement étroit, sécurité pour les oiseaux et les chauves-souris et, le plus singulièrement, une belle promenade en soirée :les concepteurs espèrent que les résidents se promèneront un jour dans une ferme de Windstalks se balançant, expérimenter l'énergie propre comme quelque chose comme de l'art.
L'idée transforme le parc éolien en une installation visuellement agréable, plutôt qu'une personne à supporter au nom de la propreté, énergie renouvelable. C'est une manière innovante de lever l'une des objections les plus fortes aux parcs éoliens aujourd'hui, imaginer plutôt la possibilité qu'à l'avenir, les gens pourraient vouloir vivre près d'acres et d'acres de turbines.
Prochain, faire appel à l'un des plus anciens, les moyens les plus efficaces de capter la puissance du vent...
Les voiles captent l'énergie du vent mieux que toute autre conception humaine. Laura A. watt/Flickr/Getty Images L'un des moyens les plus anciens de capter l'énergie éolienne est la voile. Depuis que les tout premiers constructeurs ont érigé un mât, la simple voile a exploité plus de l'énergie cinétique du vent pour l'usage humain que toute autre structure [source :Zaghdoud].
La voile comme inspiration pour une éolienne à haut rendement, alors, est parfaitement logique, et Saphon Energy espère l'implémenter dans une turbine en forme de voile qu'elle appelle Saphonian. Par rapport à une norme, conception à lames, le plus aérodynamique, une turbine à faible frottement peut utiliser jusqu'à deux fois la quantité d'énergie dans un approvisionnement donné en vent, l'utiliser pour créer une pression hydraulique pour entraîner un générateur [source :Zaghdoud]. Selon Saphon, son prototype le plus récent est plus de deux fois plus efficace qu'une turbine typique de type moulin à vent [source :Zaghdoud].
Comme note latérale intéressante, Saphonian tire son nom de Baal-Saphon, une divinité du vent dans la religion de l'ancienne Carthage. En particulier, Baal-Saphon régnait sur le vent qui ferait monter les mers, et il était adoré par les marins carthaginois lors de leurs voyages [source :Saphon].
Prochain, au fil de la lame...
L'usure des pales de rotor traditionnelles contribue au coût de l'énergie éolienne. Sean Gallup/Getty Images L'usure est un problème grave dans les éoliennes, car le remplacement répété de pièces coûteuses augmente le coût de l'énergie qu'elles génèrent. Le laboratoire national de Risø pour l'énergie durable au Danemark s'attaque à l'un des plus grands coupables d'usure :la charge extraordinaire exercée sur les structures des turbines lorsque leurs pales massives tournent [source :Alternative Energy].
Pour réduire cette charge, Les chercheurs de Risø ont conçu un autre type de lame - ou du moins un autre type de tranchant pour celle-ci. Ils croient qu'un bord de fuite qui peut se plier pendant que la lame tourne, créer un flux d'air plus régulier hors de la lame, réduira considérablement la charge sur la structure de support [source :Alternative Energy].
Les chercheurs citent les volets des ailes d'avion comme exemple de concept :ces volets modifient la forme de l'aile pour offrir un contrôle accru sur les forces de portance pendant le décollage et l'atterrissage. Un bord de fuite en caoutchouc, par des moyens similaires, pourrait augmenter la stabilité des aubes de turbine en rotation, réduire la quantité de stress sur les composants qui les contiennent [source :Alternative Energy].
Le bord flexible de Risø est encore en phase de recherche et de conception.
Prochain, une nouvelle façon de le faire en mer...
Ces énormes pieds en acier à trois branches sont nécessaires pour ancrer chaque éolienne dans un parc éolien de la mer du Nord - une exigence qui rend certaines constructions offshore extrêmement coûteuses. Sean Gallup/Getty Images Les parcs éoliens offshore offrent un potentiel énorme en énergie éolienne, mais des inconvénients potentiels rendent leur avenir incertain. L'une des plus grandes préoccupations est financière, notamment en ce qui concerne le coût d'ancrage d'une éolienne au fond de l'océan. Le prix de cette construction est si élevé qu'il fait douter de la viabilité d'une production d'électricité offshore à grande échelle.
De nombreuses entreprises cherchent des moyens de réduire ce coût. L'un d'eux, Technip, est allé à partir d'un angle de centre de gravité, tourner la structure de turbine traditionnelle sur le côté. L'effet est une structure plus stable :la conception Vertiwind déplace le générateur, le composant le plus lourd, plus près de la surface de l'océan - 65 pieds (20 mètres) au-dessus de la mer, plutôt que les 200 pieds (60 mètres) habituels ; il rend également l'axe de rotation vertical [source :Gatto]. Le résultat combiné est un centre de gravité plus bas qui réduit la profondeur et la complexité des exigences d'ancrage [source :Snieckus]. Idéalement, Les éoliennes Vertiwind n'auront pas du tout besoin d'être fixées au fond de l'océan.
Depuis janvier 2013, un prototype Vertiwind de 35 kilowatts est prêt à être testé au large des côtes françaises [source :Wind Power Intelligence].
Ce n'est pas, Apparemment, la seule façon de s'y prendre, bien que. Une dernière innovation éolienne propose une autre solution aux coûts élevés de l'offshore.
Les éoliennes offshore actuelles sont fixées au fond marin; à l'avenir, les turbines peuvent être maintenues en place par une ancre. Ulrich Baumgarten/Getty Images Le collaboratif éolien WindPlus travaille également sur la question de l'ancrage. Dans ce cas, bien que, la turbine garde son axe horizontal, comme vous le voyez sur la plupart des structures terrestres ; le grand développement ici est un système de support appelé WindFloat.
WindFloat est une plate-forme semi-submersible maintenue en place par une ancre à encastrement. Dans glisser l'encastrement, il n'y a pas de construction au fond de la mer. Au lieu, une ancre est traînée le long du sol jusqu'à ce qu'elle s'enfonce à la profondeur désirée. La plate-forme ancrée par traînée supporte une turbine offshore comme celles couramment utilisées actuellement. WindFloat peut potentiellement permettre l'installation abordable de turbines plus grandes que celles produisant actuellement de l'énergie offshore.
Cette conception de turbine flottante permet non seulement de réduire les coûts d'installation, mais également de réduire les coûts d'assemblage, depuis toute la configuration, plate-forme et turbine, peut être assemblé à terre. La technologie actuelle repose sur l'assemblage en mer, ce qui implique des conditions beaucoup plus instables et logistiquement complexes [source :Macguire]. Les WindFloats sont déjà utilisés au large des côtes du Portugal, et, en décembre 2012, les plans d'installation au large des côtes de l'Oregon avancent [source :Recharge].
Ce projet de l'Oregon a reçu le feu vert en partie grâce à de nouvelles subventions de développement de l'Union européenne et des États-Unis [source :Recharge]. Nouveau financement gouvernemental pour l'énergie éolienne, en particulier la variété offshore, publié à la fin de 2012 pourrait signifier de grands sauts dans le développement. Les espoirs sont qu'avec l'argent pour perfectionner la conception et mettre en œuvre plus de tests dans le monde réel, des innovations comme celles-ci pourraient augmenter considérablement la viabilité de l'éolien en tant que source importante d'énergie abordable, énergie propre.
Il existe d'innombrables esprits innovants qui travaillent pour améliorer les performances des éoliennes, mais ici, J'ai dû en choisir 10. Il y en a tellement, certains lourds sur les ajustements pour l'efficacité mécanique, d'autres se concentrent sur l'élimination des problèmes « d'horreur » et des dommages environnementaux, et beaucoup abordant les deux. J'ai choisi ces innovations en particulier parce que je les ai trouvées particulièrement uniques ou surprenantes, ou leurs affirmations audacieuses ont été confirmées par des tests sur le terrain.
Chaque innovation répertoriée, également, peut apparaître dans le travail de plus d'entreprises que je n'ai pu en inclure ici. C'est incroyable de voir combien d'inventeurs ont atteint la même cible.
