Harknyttar kraften i vindkraft
När det gäller ren energi anses vindkraft vara ett av de mest pålitliga och hållbara alternativen. Och tack vare kombinationen av förbättrad teknik och sjunkande priser har användningen ökat under de senaste åren. Innan vindkraft kan bli den mest livskraftiga formen av alternativ energi måste dock vissa hinder övervinnas.
Det finns till exempel vissa indikationer på att storskaliga vindkraftverk kan orsaka hög dödlighet bland fåglar och fladdermöss, och stora turbiner och vindkraftsblad har varit kända för att ha en negativ inverkan på den lokala estetiken. Lyckligtvis leder dessa problem till innovativa lösningar som gör vindkraft till ett ännu mer attraktivt alternativ. Det spanska företaget Vortex Bladeless presenterade till exempel nyligen sin design för ett vindkraftverk som genererar elektricitet utan roterande blad.
Ett vindkraftverk utan blad?
I det som en av medkonstruktörerna beskrev som att det ser ut som ”sparris” använder vindkraftverket kraften som skapas av naturliga vindvirvlar för att generera elektricitet. I grund och botten, om du placerar ett föremål i vindens väg, kommer det att skapa en böljande virvel bakom barriären. Strukturingenjörer har förstått detta under en längre tid och har konstruerat höga byggnader och strukturer (som Burj Khalifa) för att antingen motstå eller kanalisera dem. Vortex Bladeless har däremot konstruerat sin turbin för att dra nytta av denna effekt.
Den tunna, konformade turbinen är tillverkad av kolfiber och glasfiber med motorn i botten. Denna konstruktion säkerställer att vindens virvel snurrar synkront längs hela konen, vilket får den att svänga fram och tillbaka och generera mekanisk energi från motorn…. Konstruktörerna monterade också en ring av magneter vid basen för att ge rotationen en skjuts, oavsett vindhastighet.
En Vortex Bladeless-prototyp som testas på fältet. Credit: indiegogo.com
Fördelar med den bladlösa konstruktionen
Det finns många fördelar med Vortex-konstruktionen. Till att börja med är den billigare att tillverka än nuvarande pinwheel-turbiner. Den är också billigare att underhålla, eftersom konstruktionen inte innebär friktion mellan rörliga delar. Den är också helt tyst, och fåglar kan flyga runt dem utan att vara rädda för att sugas in eller hackas sönder av bladen.
Naturligtvis finns det de som är skeptiska till effektiviteten i en sådan konstruktion – vilket är en vanlig punkt när en ny form av alternativ energi introduceras. Vortex konstruktörer insisterar dock på att deras turbin har modellerats i beräkningar, testats i en vindtunnel och att de redan har genomfört prototyptester med Vortex Atlantis, en 100 W-modell.
Författarna hävdar vidare att deras Vortex Mini – den 13 meter (42 fot) långa 4 KW-modellen – kan fånga upp till 40 % av vindkraften under idealiska förhållanden. Baserat på fälttester medger de att även om Mini är 30 % mindre effektiv än konventionella vindkraftverk, så kompenseras denna brist av att man kan placera dubbelt så många Vortex-turbiner på samma yta som ett propellerturbin.
Under de kommande månaderna planerar de att använda både Atlantis- och Mini-modellerna för privata hem i utvecklingsländer, eller små konstruktioner som radioantenner. År 2018 hoppas de kunna avsluta utvecklingen av Vortex Grand, en 150 meter hög version av Bladeless (som är jämförbar i storlek med konventionella turbiner) som kommer att kunna generera 1 MW energi.
Konstnärsbild av ett Wind Stalks-fält, med Dubais skyline synlig i bakgrunden. Credit: atelierdna.com
Andra innovationer inom vind- och turbinteknik
Det här är naturligtvis inte det enda exemplet på innovativ ny turbinteknik som har dykt upp under de senaste åren. Tidigare i år presenterade det franska företaget New Wind en revolutionerande idé med sitt koncept Wind Tree. Ett enda Wind Tree är bara 11 meter högt och ser ut som ett riktigt träd. Det stöder 72 mikroturbiner med vertikal axel som utnyttjar mildare vindar för att generera elektricitet.
Under 2010 föreslog det New York-baserade designföretaget Atelier DNA också ett revolutionerande koncept som kallas Wind Stalk. Konceptet, som utformades för användning i Förenade Arabemiratens Masdar City-projekt, omfattar 203 stänglar (55 meter höga och tillverkade av kolfiber) som är förankrade i en betongbas och anslutna till underjordiska vridmomentgeneratorer. När vinden blåser rör sig stjälkarna, vilket får generatorerna att generera elektricitet.
Vortex Bladeless började arbeta på sin design 2010 och har redan samlat in 1 miljon dollar från privat kapital och statlig finansiering i Spanien, För att finansiera kommersiell utveckling av sin produkt i USA lanserade de nyligen en crowdfundingkampanj på Indiegogo. Efter bara 12 dagar har de redan samlat in mer än 55 209 dollar (från sitt ursprungliga mål på 50 000 dollar).
Innovationer som dessa är det som leder till en revolution inom vindkraften och till mycket optimistiska bedömningar av hur den kommer att användas. År 2014 uppskattade energidepartementet att vindkraft år 2050 skulle kunna stå för så mycket som 35 % av USA:s elproduktion. En ännu mer optimistisk bedömning kom från Global Wind Energy Council och Greenpeace International. Tillsammans släppte de 2014 en rapport där de konstaterade att vindkraft skulle kunna stå för så mycket som 25-30 procent av det globala elbehovet år 2050.
Den småskaliga, blåslösa vindkraften är uppenbarligen något som konsumenterna vill ha! Och med tiden, och i kombination med solenergi, skulle de kunna tillgodose mer än hälften av världens energibehov.
Har du idéer om hur alternativ energi kan förbättras? Gå då till sidan Launch Your Challenge och gör dig redo att göra skillnad!