Veamos las opciones de generación de energía no tradicionales, a saber, los parques eólicos. Todavía es un punto discutible sobre la posibilidad de la existencia de este tipo de producción de energía sin subsidios serios, la posibilidad de un uso amplio y generalizado de estos dispositivos (y no solo para casos específicos). Sin embargo, no discutimos la cuestión del respeto al medio ambiente. Bueno, también es hermoso :-)

Vamos a ver...

En Europa y Estados Unidos, los enormes molinos de viento son un elemento familiar del campo. Estos hermosos gigantes están instalados no solo en el suelo, sino también en las extensiones de agua.

La idea de utilizar la fuerza del viento para generar energía eléctrica no es nueva. Nació a finales del siglo XIX, concretamente en el invierno de 1887-1888, cuando uno de los fundadores de la industria eléctrica estadounidense, Charles F. Brush, construyó un prototipo de aerogenerador controlado automáticamente para generar electricidad. En ese momento, era gigantesco: el diámetro del rotor era de 17 metros y constaba de 144 palas hechas ... de cedro.

En Europa, la primera central eólica se puso en marcha en 1900, y para el comienzo de la Segunda Guerra Mundial, varios millones de molinos de viento estaban funcionando en el planeta.

Un molino de viento moderno es una torre de acero con una altura de 70 a 125 m, sobre la cual se instalan un generador y un rotor con palas de materiales compuestos. Hoy se utilizan palas de 56 metros.

La energía de las masas de aire en movimiento es enorme. Las reservas de energía eólica son más de cien veces mayores que las reservas de energía hidráulica de todos los ríos del planeta. Los vientos soplan constantemente y en todas partes de la tierra. Las condiciones climáticas permiten el desarrollo de la energía eólica en una vasta zona.

A primera vista, el viento parece ser una de las fuentes de energía más asequibles y renovables. A diferencia del Sol, puede "trabajar" en invierno y verano, de día y de noche, en el norte y en el sur, pero el viento es un recurso energético muy disperso.

La energía eólica casi siempre se "derrama" sobre vastos territorios. Los principales parámetros del viento (velocidad y dirección) a veces cambian muy rápido e impredeciblemente, lo que lo hace menos "confiable" que el Sol. Por lo tanto, hay dos problemas que deben resolverse para el pleno aprovechamiento de la energía eólica. En primer lugar, es una oportunidad para "atrapar" la energía cinética del viento desde el área máxima. En segundo lugar, es aún más importante lograr la uniformidad, la constancia del flujo de viento. El segundo problema aún es difícil de resolver.

Para resolver el primer problema, se involucraron especialistas de la estructura de aeronaves, quienes son capaces de elegir el perfil de pala más adecuado para obtener la máxima energía eólica. Gracias a los esfuerzos de científicos e ingenieros, se ha creado una amplia variedad de diseños de turbinas eólicas modernas.

Estas son "margaritas" de múltiples palas y hélices como hélices de aviones con tres, dos e incluso una pala. Las estructuras verticales son buenas porque atrapan el viento de cualquier dirección; el resto tiene que girar con el viento. Tal rotor vertical se parece a un barril cortado a lo largo y montado sobre un eje. También hay soluciones originales. Por ejemplo, un carro con una vela se desplaza a lo largo de un anillo de rieles y sus ruedas impulsan un generador eléctrico.

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Entre las decenas de miles de molinos de viento, hay enormes y pequeños, para una casa. Y estos son solo molinos de viento gigantes. Uno de los molinos de viento más grandes hasta la fecha se construyó en septiembre de 2002 cerca de Magdeburg en Alemania. Su potencia es de 4,5 megavatios, cada una de las tres aspas alcanza los 52 metros de largo por 6 de ancho, y pesa 20 toneladas. El rotor está montado en una torre de 120 metros.

El último logro de la energía eólica son los molinos de viento, cuyo diámetro del rotor supera la envergadura de los aviones gigantes, incluso nuestro Ruslan. Tal instalación tiene una capacidad de 1-2 megavatios y es capaz de proporcionar electricidad a 800 edificios residenciales modernos.

El tipo más común de plantas de energía eólica (WPP) es una turbina con un eje horizontal y el número de palas de 1 a 3. Según varios autores, el potencial de energía eólica de la Tierra es de 1200 TW, pero el uso de este tipo de energía en diferentes regiones de la Tierra no es lo mismo. En Rusia, el potencial bruto de la energía eólica es de 80 billones. kW / h por año, y en el norte del Cáucaso - 200 mil millones de kW / h (62 millones de toneladas de combustible convencional). Estos valores son significativamente mayores que los valores correspondientes del potencial técnico del combustible orgánico. La velocidad media anual del viento a una altura de 20-30 m sobre la superficie terrestre debe ser lo suficientemente grande como para que la potencia del flujo de aire que pasa por una sección vertical correctamente orientada alcance un valor aceptable para la transformación.

Los parques eólicos son beneficiosos, por regla general, en regiones donde la velocidad media anual del viento es de 6 metros por segundo o más y que son pobres en otras fuentes de energía, así como en áreas donde el suministro de combustible es muy caro.

Noruega anunció planes para construir la turbina eólica más grande del mundo en 2011. El trabajo ya está en marcha. La turbina eólica tendrá una altura de 533 pies y un diámetro de rotor de 475 pies. Se espera que la turbina alimente 2.000 hogares. El prototipo récord cuesta 67,5 millones de dólares.

Una planta de energía eólica ubicada en un sitio donde la potencia específica anual promedio del flujo de aire es de unos 500 W/m2 (la velocidad del flujo de aire es de 7 m/s) puede convertir alrededor de 175 de estos 500 W/m2 en electricidad. también se debe tener en cuenta los cambios que los aerogeneradores producen en el paisaje de la zona, su colocación debe cumplir no solo con los estándares de seguridad y eficiencia, sino también con la correcta colocación en el suelo (los aerogeneradores ubicados al azar son menos eficientes que los ubicados en una cierta secuencia geométrica).

Los aerogeneradores pequeños suelen estar diseñados para un funcionamiento autónomo. Los sistemas a los que suministran energía son meticulosos, requieren suministros de energía de mayor calidad y no permiten interrupciones en la energía, como durante los períodos de calma. Por lo tanto, necesitan un suplente, es decir, fuentes de energía de respaldo, por ejemplo, motores diésel de igual o menor potencia que los de los aerogeneradores.

En cuanto a las turbinas eólicas más potentes (más de 100 kW), se utilizan como plantas de energía y generalmente se incluyen en los sistemas de energía. Por lo general, se instala una cantidad suficientemente grande de turbinas eólicas en un sitio, formando el llamado parque eólico. En un lado (de la finca) puede soplar el viento, en el otro está tranquilo en este momento. Los molinos de viento no deben colocarse demasiado cerca para que no se bloqueen entre sí. Por lo tanto (la granja) ocupa mucho espacio.

La energía eólica depende en gran medida de los caprichos de la naturaleza. La velocidad del viento puede ser tan baja que la unidad de viento no pueda funcionar en absoluto, o tan alta que se deba detener la unidad de viento y tomar medidas para protegerla de la destrucción. Si la velocidad del viento supera la velocidad nominal de funcionamiento, parte de la energía eólica mecánica extraída no se utiliza para no superar la potencia eléctrica nominal del generador. Para un funcionamiento eficiente de los aerogeneradores, se colocan en espacios abiertos, con menos frecuencia en terrenos agrícolas, lo que aumenta su productividad. En las regiones montañosas, las instalaciones eólicas funcionan de manera eficiente debido a las características naturales de estas zonas, allí prevalece el movimiento de masas de aire con gran fuerza y ​​velocidad, y además, esto proporciona energía a zonas de difícil acceso.

Una instalación adecuada afecta la eficiencia de las unidades eólicas, por lo que la generación específica de energía eléctrica durante el año es del 15 al 30% de la energía eólica o incluso menos, dependiendo de la ubicación y los parámetros de instalación.

Actualmente, el récord de tamaño y potencia (141 metros y 7 megavatios) pertenece al aerogenerador Enercon E-126, ubicado cerca de la localidad alemana de Emden.

Instalación aerogenerador Enercon E-126:

Las turbinas eólicas no contaminan el medio ambiente, no tienen impacto en el equilibrio térmico de la atmósfera terrestre, no consumen oxígeno, no emiten dióxido de carbono y otros contaminantes. Para producir mucha electricidad con su ayuda, se necesitan grandes extensiones de tierra. Funcionan mejor donde soplan vientos fuertes.

Hoy en día, las turbinas eólicas suministran electricidad de manera confiable a los trabajadores petroleros; trabajan con éxito en áreas de difícil acceso, en islas distantes, en el Ártico, en miles de granjas agrícolas donde no hay grandes asentamientos ni centrales eléctricas públicas cercanas.

En el diseño de la instalación, el problema más difícil fue asegurar el mismo número de revoluciones de la hélice con diferentes fuerzas de viento. De hecho, cuando está conectado a la red, el generador debe proporcionar no solo algún tipo de energía eléctrica, sino solo corriente alterna con un número determinado de ciclos por segundo, es decir, con una frecuencia estándar de 50 - 60 Hz. Por tanto, el ángulo de inclinación de las palas con respecto al viento se regula haciéndolas girar alrededor del eje longitudinal: con vientos fuertes, este ángulo es más pronunciado, el flujo de aire fluye alrededor de las palas con más libertad y les da una menor parte de su energía. Además del ajuste de las palas, todo el generador gira automáticamente en el mástil hacia el viento.

Uno de los problemas que han surgido con las turbinas eólicas es el exceso de energía en tiempo ventoso y no suficiente durante el período sin viento. Hay muchas formas de almacenar energía eólica, considere la más simple de las formas: consiste en el hecho de que la rueda de viento impulsa una bomba que bombea agua a un depósito ubicado arriba, y luego el agua, que drena, impulsa una turbina de agua y un generador de corriente continua o alterna. Hay otras formas y proyectos: desde baterías convencionales, aunque de bajo consumo, hasta volantes gigantes giratorios o aire comprimido forzado en cuevas subterráneas, y hasta la producción de hidrógeno como combustible. Este último método parece ser especialmente prometedor. La corriente eléctrica del viento de la unidad descompone el agua en oxígeno e hidrógeno. El hidrógeno puede almacenarse en forma licuada y quemarse en los hornos de las centrales térmicas según sea necesario.

Los molinos de viento se instalan no solo en tierra, sino también en los espacios abiertos del agua:

El molino de viento más alto del mundo se encuentra en la provincia de San Juan a una altitud de 4.110 metros sobre el nivel del mar. Fue instalado por la compañía minera de oro más grande del mundo: Barrick. El molino de viento figura en el Libro Guinness de los Récords.

Un aerogenerador es un equipo costoso, pero el costo de comprarlo se amortizará dentro de los primeros 7 años de funcionamiento. La vida útil estimada es de 25 años.

El líder europeo en el uso de la energía eólica es Dinamarca. En este país suelen colocarse sobre arrecifes rocosos y aguas poco profundas, hasta 2 km de la costa.

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Los Scottish Outer Hybrids se consideran el lugar más ventoso de Europa. La parte norte de estas islas está constantemente soplada. El viento casi nunca se detiene allí.

A fines del año pasado, Deepwater Wind anunció planes para construir el parque eólico de aguas profundas más grande del mundo.

Se espera que se construya de 29 a 43 km de la costa de Rhode Island y Massachusetts y producirá hasta 1.000 megavatios, lo que es comparable a una unidad de energía nuclear. Las turbinas eólicas se instalarán en el océano con una profundidad de fondo de 52 m, significativamente más profunda que cualquier otro parque eólico moderno.

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Y aquí hay otro molino de viento interesante.

La primera turbina eólica flotante del mundo se ha instalado en el Mar del Norte frente a la costa de Noruega. Así lo anunció el martes la empresa energética noruega StatoilHydro. La turbina, denominada Hywind, alcanza una altura de 65 metros y pesa 5.300 toneladas. Se instaló a unos 10 kilómetros de la isla de Karmoy, frente a la costa suroeste del país, informó la empresa en un comunicado de prensa.

"Molino de viento" se instala en una plataforma flotante, que se fija mediante tres anclajes. El agua y las piedras colocadas en el interior de la plataforma actúan como lastre.

StatoilHydro planea probar Hywind durante los próximos dos años antes de decidirse a producir más aerogeneradores flotantes.

Según los expertos de StatoilHydro, esta tecnología puede ser de interés para Japón, Corea del Sur, el estado estadounidense de California, partes de la costa este de los Estados Unidos y España. Estos son solo algunos de los mercados potenciales.

Hywind se puede instalar más lejos de la costa que las turbinas eólicas estáticas que ya están en funcionamiento. Estamos hablando de profundidades desde los 120 metros hasta los 700 metros, lo que te permite colocar una nueva turbina mucho más lejos de la costa.

Se invirtió un total de 400 millones de coronas (46 millones de euros) en la creación de una turbina flotante de 2,3 megavatios, lo que la hace más cara que sus contrapartes terrestres. Ahora la tarea principal de la empresa fabricante es reducir el costo de su desarrollo.

La energía eólica es una energía enorme, solo necesita recibirla y almacenarla adecuadamente.

Consideremos ahora el impacto negativo de las turbinas eólicas en el hábitat de humanos y animales, en las comunicaciones por televisión y las formas de migración estacional de las aves. Las turbinas eólicas realmente grandes afectan la señal de TV. A una distancia de hasta 0,5 km provocan interferencias en la señal de televisión, esto se debe a que las palas del aerogenerador reflejan las señales provocando interferencias en la transmisión de la señal de televisión. Debido al funcionamiento de grandes aerogeneradores de más de 20 kW, surge una cantidad suficiente de infrasonidos, que afecta la condición de humanos y animales. Durante el funcionamiento de grandes aerogeneradores, también se produce el ruido natural del funcionamiento de la rueda de viento. Por lo tanto, la ubicación de turbinas eólicas de más de 10 kW no es deseable dentro de los límites de la ciudad. Están tratando de combatir estos factores negativos, en particular, mediante el uso de nuevos tipos de material que son capaces de transmitir señales en un amplio espectro, etc.

La energía eólica atrae cada vez más el interés y el deseo de mejorar las instalaciones para obtener la máxima eficiencia. En muchos países, están comenzando a usarse en los hogares, en las granjas y en la producción a pequeña escala.

Y aquí hay un proyecto de este tipo:

Un parque eólico inusual, que no tiene tres, sino dos palas, pronto aparecerá frente a la costa este de Escocia. El extravagante aerogenerador aparentemente también será famoso por poder recibir helicópteros.Según Inhabitat, el ministro escocés de Energía, Fergus Ewing, anunció recientemente que el gobierno ha aprobado la construcción de un innovador aerogenerador diseñado por la empresa holandesa 2-B Energy. Se construirá una turbina eólica gigante de dos palas de 6 megavatios como parte del complejo Energy Park Fife, a unos 20 metros de la costa.

El helipuerto, que plantea muchas preguntas, está presente solo en las imágenes de diseño en la sección "impresión general". En el gobierno escocés no se discute el aterrizaje de helicópteros en un molino de viento (ilustraciones 2-B Energía).

2-B Energy desarrolló un nuevo tipo de turbina desde cero en 2007. Sus molinos de viento están diseñados específicamente para operar en el agua, en la zona costera, donde no existen requisitos estrictos de ruido y severas restricciones en el tamaño de la estructura. En cuanto a dos palas en lugar de tres, la empresa explica que cuantas menos piezas móviles, mejor en términos de mantenibilidad.

Según BusinessGreen, 2-B Energy quería instalar dos aerogeneradores en Escocia, pero solo recibió la aprobación para uno.

“El hecho de que las empresas innovadoras elijan probar sus nuevas ideas en Escocia confirma aún más la reputación de nuestro país como lugar para desarrollar y desplegar todo tipo de nuevas tecnologías de energía verde”, dijo el Ministro Ewing. Al parecer, la construcción de la turbina experimental comenzará en 2014.

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Bueno, otro proyecto:

Una pequeña empresa estadounidense, Joby Energy, ha desarrollado un proyecto para una instalación en forma de una enorme cometa voladora. La cometa es una estructura de metal rectangular que lleva una docena de pequeñas palas. Primero, las palas son impulsadas por motores y, como la hélice de un avión, elevan el marco a una altura de 400-500 metros.

Allí entran en juego poderosos vientos de gran altura, que hacen girar las aspas, generando energía eléctrica. Parte se destina a mantener el marco en el aire, y la parte principal se transfiere al suelo a lo largo del "hilo" de metal que conecta el marco con el sitio de lanzamiento. Por supuesto, esto requiere materiales fuertes y livianos necesarios para crear una estructura gigante voladora (y sujeta a poderosas presiones), de decenas de metros de largo, y electrónica, que debe proporcionar control y maniobra de vuelo automático, y sensores que miden continuamente la velocidad y dirección del viento. y la orientación de los aparatos, y computadoras que, de acuerdo con las instrucciones de estos sensores, controlan automática y continuamente y cambian apropiadamente la orientación del marco al viento para garantizar la máxima eficiencia, y mucho más, que no estaba allí Hace 10 años.

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El nuevo plan no sólo es realista. También es bastante prometedor, como lo demuestra una cifra, pero muy elocuente: la necesidad actual de energía de la humanidad es, según estimaciones, de 17 teravatios, mientras que la energía eólica en la troposfera es de 870 teravatios, es decir, más de 50 veces más. (Recuerde que la troposfera es la capa superficial de la atmósfera hasta una altura de 20-30 kilómetros, separada de la estratosfera suprayacente por una capa de transición; debajo de esta capa, se forman "corrientes en chorro" constantes características de la troposfera con la velocidad del viento de 100 a 400 kilómetros por hora. A modo de comparación: en tierra, un huracán se considera una velocidad superior a 117 kilómetros por hora.) Está lejos de ser accidental que esta empresa esté probando tan vigorosamente un sistema tras otro. En un futuro cercano, la NASA está organizando algo así como una competencia estadounidense por el mejor proyecto para una turbina voladora confiable y segura con una capacidad de 300 kilovatios. El hecho de que la empresa sea solo una de las decenas de competidores en esta competencia atestigua el interés mostrado en un nuevo tipo de energía "limpia". Pero el interés mostrado por el nuevo plan por parte del gobierno estadounidense habla aún más claro de lo mismo. Fueron ellos quienes proporcionaron a la NASA el dinero para coordinar y revisar todos estos proyectos privados.

Ahora, en la prueba preliminar, hay una variedad de opciones para turbinas voladoras, en forma de cometa, globo suspendido, ala voladora, paracaídas, etc. La selección está encomendada a la NASA, que ya tiene experiencia en ese tipo de trabajo. En primer lugar, es necesario encontrar el tipo de portador de turbina más eficiente. Para hacer esto, todos serán probados en las mismas condiciones de vuelo a una altitud de hasta 600 metros, este es el límite que el gobierno federal estableció para empezar.

Incluso a esta altitud, las turbinas voladoras bien pueden mostrar sus ventajas sobre las terrestres, porque, como ya se mencionó, la energía eólica crece con la altura, y la potencia de los molinos de viento, como ya se ha descubierto en la práctica, es proporcional al cubo de la energía eólica. . Esto significa que incluso con una fuerza de viento duplicada debido a la altura, una turbina voladora puede producir 8 veces más energía que una turbina terrestre, e incluso 27 veces más cuando se triplica. Las calculadoras creen que en el futuro, cuando tales turbinas vuelen a una altitud de 8-9 kilómetros, al nivel de las "corrientes en chorro" más bajas con una velocidad media del viento de 240 kilómetros por hora, podrán producir 20.000- 40.000 vatios por metro cuadrado de palas, en lugar de los 500 vatios que dan los actuales molinos de viento terrestres.

Además, tienen la ventaja de que el lanzador, donde se conecta el “filamento” de nanotubos (también conocido como el cable para recibir corriente), ocupa un área muy pequeña. Y el costo de una serpiente-turbina es mucho menor que, digamos, ese gigante noruego, que ahora se prepara para navegar hacia el mar. Por otro lado, los molinos de viento voladores, por supuesto, son inferiores a tales gigantes en términos de potencia máxima de cada instalación individual. Para igualar la potencia de un molino de viento flotante noruego, un molino de viento volador debe tener un área de trabajo de varios cientos de metros cuadrados, y esto plantea problemas técnicos muy difíciles, y hasta ahora irresolubles, para los diseñadores (en términos de fuerza, sustentación , y así sucesivamente.) Los molinos de viento en términos de potencia total solo son posibles a expensas de la cantidad y, por lo tanto, los entusiastas del nuevo plan hablan hoy sobre la creación de una enorme red de tales molinos de viento voladores, cuyos lanzadores se ensamblarán en ciertas áreas de un país en particular - algo así como el proyecto Desertec, que propone cubrir el Sahara con espejos solares continuos.

Sin embargo, a diferencia del Desertek, en este caso surge la difícil cuestión del espacio aéreo. Cada turbina voladora requiere su propio filamento, y dado que esta turbina no permanece en un solo lugar, sino que describe ciertas trayectorias en el cielo bajo la influencia del viento y el filamento, también necesita su propio "corredor de aire", una especie de pozo, en la parte inferior de la cual se encuentra su lanzador, y Las "paredes" están establecidas por los límites del movimiento sin obstáculos de esta turbina bajo la influencia del viento. Pero después de todo, los aviones vuelan hoy en el aire: aviones privados a baja altura, aviones militares, de carga y de pasajeros a gran altura, y cada uno de ellos requiere su propio corredor aéreo. El sistema de estos corredores se está instalando a escala nacional e internacional, y la presencia de muchos "hilos" y las propias turbinas voladoras pueden crear un peligro enorme. Por ello, el desarrollo de una red de aerogeneradores requiere cálculos de despacho complejos y un sistema de acuerdos internacionales. Por lo tanto, la NASA tiene la intención de realizar sus pruebas competitivas de proyectos ya existentes de turbinas voladoras y la verificación de proyectos para su mejora adicional en un solo lugar: en la costa de California (para que los hilos pasen sobre el mar) y no más alto de 600 metros , para no interferir con los vuelos de la aviación convencional.

Y sin embargo, a pesar de todas estas dificultades, se puede decir que el plan para extraer energía del aire empieza a tomar forma. Las turbinas eólicas voladoras del futuro probablemente harán su propia y, tal vez, contribución muy significativa con el tiempo para liberar al mundo del yugo del petróleo y del peligro del calentamiento global.

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Pero, ¿qué sucede con los molinos de viento durante la operación?

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Energía eólica: uso

La energía eólica, el hombre comenzó a utilizar en un pasado lejano. Estos eran molinos de viento construidos en Persia en los años 200 a. mi. y destinado a moler grano.

La primera planta de energía eólica se construyó en 1931 en Yalta y desarrolló una capacidad de hasta 100 kW.

Los molinos de viento que producen electricidad se inventaron en el siglo XIX en Dinamarca. Allí se construyó el primer parque eólico en 1890 y para 1908 ya había 72 estaciones con una capacidad de 5 a 25 kW. El mayor de ellos tenía una torre de 24 m de altura y rotores de cuatro palas con un diámetro de 23 m.

El antecesor de los modernos parques eólicos de eje horizontal tenía una capacidad de 100 kW y fue construido en 1931 en Yalta. Tenía una torre de 30 m de altura.Para 1941, la capacidad unitaria de los parques eólicos alcanzaba los 1,25 MW.

Entre las décadas de 1940 y 1970, la energía eólica experimentó un período de declive debido al intenso desarrollo de las redes de transmisión y distribución, que proporcionaban energía independientemente del clima a precios moderados. Un resurgimiento del interés en la energía eólica comenzó en la década de 1980, cuando California comenzó a ofrecer créditos fiscales a los productores de energía eólica.

Actualmente, la energía eólica es una industria en auge, por lo que a finales de 2010 la capacidad total instalada de todos los aerogeneradores era de 196,66 GW.

Los recursos eólicos son suficientes para satisfacer repetidamente las necesidades energéticas de la humanidad.

Las turbinas atmosféricas, impulsadas por vientos constantes y rápidos que soplan a gran altura, pueden generar más energía que las turbinas terrestres y marinas. Un nuevo estudio realizado por Ken Caldeira de la Universidad Carnegie estima la cantidad máxima de energía que pueden generar las turbinas eólicas y analiza el impacto de la recolección de energía a gran altitud en el clima de la Tierra.

Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional de Livermore dirigido por Kate Marvel, que comenzó esta investigación en la Universidad Carnegie, utilizó simulaciones para cuantificar la electricidad generada por los vientos atmosféricos y cercanos a la superficie que soplan a gran altura. Los científicos atribuyeron a los vientos superficiales aquellos flujos de aire que están disponibles para las turbinas ubicadas en el suelo o en la plataforma marina. Los vientos de altura son aquellos a los que se puede acceder utilizando la tecnología de combinación de turbinas y cometas. El estudio consideró únicamente las limitaciones geofísicas de dichas tecnologías, no se tomaron en cuenta factores técnicos o económicos.

Las turbinas impiden el movimiento del aire, creando una resistencia que reduce la fuerza impulsora del viento, lo que lo frena. Con un aumento en el número de aerogeneradores, la cantidad de electricidad generada también aumenta. Pero en algún momento, los vientos disminuirán lo suficiente como para que agregar nuevos generadores no conduzca a un aumento en la producción de energía. La investigación se centró en encontrar el punto en el que la cantidad de energía producida es máxima.

Usando modelos, los investigadores pudieron determinar que más de 400 TW de energía podrían generarse a partir de turbinas terrestres y más de 1.800 TW a partir de corrientes de aire a gran altitud.

Hoy, la humanidad consume alrededor de 18 TW de energía. Los vientos que soplan cerca de la superficie de la Tierra pueden satisfacer nuestras necesidades energéticas veinte veces y las corrientes atmosféricas cien veces.

A niveles máximos de extracción de energía eólica, las consecuencias climáticas podrían ser bastante perjudiciales. Sin embargo, los estudios han demostrado que con el nivel actual de demanda de energía, el impacto de las turbinas eólicas será insignificante, especialmente si las turbinas se distribuyen uniformemente sobre la superficie de la Tierra y no se concentran en varias regiones separadas. En este caso, la temperatura puede cambiar solo 0,1 ° C, y el efecto sobre la precipitación estará dentro del 1%. En general, el impacto sobre el medio ambiente no será significativo.

Pero, según Caldeira, lo más probable es que el crecimiento de la energía eólica en todo el mundo no esté determinado por restricciones geofísicas, sino por factores tecnológicos y políticos.

Los sistemas aerotransportados de energía eólica desarrollados por la NASA son más eficientes que las turbinas tradicionales.

Las turbinas eólicas montadas en tierra son el estándar de oro en la energía eólica en la actualidad. Pero los ingenieros de la NASA están trabajando en una alternativa única: sistemas de energía eólica aerotransportados. La NASA se está enfocando en 2 elementos principales de la nueva tecnología: un conjunto de turbinas montadas en una cometa que generan electricidad y un generador terrestre conectado a una cometa y que recibe energía de sus movimientos de rotación cuando atrapa el viento.

Según los informes, dicho sistema de aire tiene una eficiencia de hasta el 90% debido a la fase de rotación de la cometa, que utiliza un 10% menos de energía. Otra característica clave del nuevo sistema es que las palas de la turbina giran más rápido y están más alejadas de su centro, lo que permite generar más energía. El sistema también incluye software de reconocimiento de movimiento como Kinect de Microsoft, que puede determinar la posición de la cometa en el espacio, así como su dirección y velocidad.

Además, hay un sistema de control de vuelo que permite que la cometa describa los "ocho". El prototipo de cometa en el que la NASA está trabajando para mejorar tiene una envergadura de 10 pies (unos 3 m). La NASA también solicitó permiso para probar el sistema a una altitud de 2000 pies (aproximadamente 610 m), que se cree que es ideal para los sistemas de energía eólica aerotransportados. La NASA planea usar un sistema de este tipo en el futuro, y no solo en la Tierra, sino también en Marte y otros planetas.

Energía eólica en Rusia

A mediados de la década de 1920, TsAGI desarrolló plantas de energía eólica y molinos de viento para la agricultura. El diseño del "molino de viento campesino" podría hacerse en el sitio con los materiales disponibles. Su potencia oscilaba entre 3 hp, 8 hp. hasta 45 cv Tal instalación podría iluminar 150-200 yardas o alimentar un molino. Para la constancia del trabajo, se proporcionó un acumulador hidráulico.

El potencial técnico de la energía eólica en Rusia se estima en más de 50 billones de kWh/año. El potencial económico es de aproximadamente 260 mil millones de kWh/año, es decir, alrededor del 30 por ciento de la generación de electricidad de todas las centrales eléctricas de Rusia.

Las zonas de energía eólica en Rusia se encuentran principalmente en la costa y las islas del Océano Ártico desde la península de Kola hasta Kamchatka, en las regiones del Bajo y Medio Volga y Don, la costa del Caspio, Ojotsk, Barents, Báltico, Negro y mares de Azov. Las zonas de viento separadas se encuentran en Karelia, Altai, Tuva, Baikal.

La velocidad media máxima del viento en estas áreas cae en el período otoño-invierno, el período de mayor demanda de electricidad y calor. Alrededor del 30% del potencial económico de la energía eólica se concentra en el Lejano Oriente, el 14%, en la región económica del norte, alrededor del 16%, en Siberia occidental y oriental.

La capacidad instalada total de plantas de energía eólica en el país en 2009 es de 17-18 MW.

Las fuentes de energía tradicionales no son muy seguras y tienen un impacto negativo en el medio ambiente. En la naturaleza, existen tales recursos naturales que se llaman renovables y le permiten obtener una cantidad suficiente de energía. Uno de estos recursos es el viento. Como resultado del procesamiento de las masas de aire, se puede obtener una de las formas de energía:

• eléctrico;
• térmico;
• mecánico.

Esta energía se puede utilizar en la vida cotidiana para diversas necesidades. Por lo general, los generadores de viento, las velas y los molinos de viento se utilizan para transformar el viento.

Características de la energía eólica.

Se están produciendo cambios globales en el sector energético. La humanidad se ha dado cuenta del peligro de la energía nuclear, nuclear e hidroeléctrica, y ahora está en marcha el desarrollo de estaciones que utilizan fuentes de energía renovable. Según las previsiones de los expertos, para 2020, al menos el 20% de la cantidad total de fuentes de energía renovable será energía eólica.

Los beneficios de la energía eólica son los siguientes:

• la energía eólica salva el medio ambiente;
• se reduce el uso de recursos energéticos tradicionales;
• se reduce la cantidad de emisiones nocivas a la biosfera;
• durante el funcionamiento de las unidades que producen energía, no aparece smog;
• el uso de la energía eólica elimina la posibilidad;
• sin residuos radiactivos.

Esta es solo una pequeña lista de las ventajas de utilizar la energía eólica. Vale la pena considerar que está prohibido instalar molinos de viento cerca de los asentamientos, por lo que a menudo se pueden encontrar en paisajes abiertos de estepas y campos. Como resultado, ciertas áreas serán completamente inadecuadas para la habitación humana. Los expertos también señalan que con la operación masiva de molinos de viento, se producirán algunos cambios climáticos. Por ejemplo, debido a cambios en las masas de aire, el clima puede volverse seco.

Perspectivas de la energía eólica

A pesar de los enormes beneficios de la energía eólica, el respeto por el medio ambiente de la energía eólica, todavía es demasiado pronto para hablar de la construcción masiva de parques eólicos. Entre los países que ya utilizan esta fuente de energía se encuentran EE.UU., Dinamarca, Alemania, España, India, Italia, Gran Bretaña, China, Holanda y Japón. En otros países, se usa energía eólica, pero en menor escala, la energía eólica solo se está desarrollando, pero esta es una dirección prometedora en la economía que traerá no solo beneficios financieros, sino que también ayudará a reducir el impacto negativo en el medio ambiente.

La energía de las masas de aire en movimiento es enorme. Las reservas de energía eólica son más de cien veces mayores que las reservas de energía hidráulica de todos los ríos del planeta. Los vientos soplan constantemente y en todas partes de la tierra, desde una brisa ligera que trae la frescura deseada en el calor del verano hasta poderosos huracanes que causan daños y destrucción incalculables. El océano de aire en el fondo del cual vivimos siempre está inquieto. ¡Los vientos que soplan en la inmensidad de nuestro país podrían fácilmente satisfacer todas sus necesidades de electricidad! ¿Por qué se utiliza tan mal una fuente de energía tan abundante, asequible y respetuosa con el medio ambiente? Hoy en día, los motores eólicos cubren solo una milésima parte de las necesidades energéticas del mundo.

Incluso en el antiguo Egipto, tres mil quinientos años antes de nuestra era, se usaban motores de viento para levantar agua y moler granos. Durante más de cincuenta siglos, los molinos de viento apenas han cambiado de aspecto. Por ejemplo, en Inglaterra hay un molino construido a mediados del siglo XVII. A pesar de su avanzada edad, todavía trabaja duro hasta el día de hoy. En Rusia, antes de la revolución, había aproximadamente 250 mil molinos de viento, cuya capacidad total era de aproximadamente 1,5 millones de kW. Muelen hasta 3 mil millones de puds de grano por año.

La tecnología del siglo XX ha abierto oportunidades completamente nuevas para la energía eólica, cuya tarea se ha vuelto diferente: generar electricidad. A principios de siglo, N. E. Zhukovsky desarrolló la teoría de una turbina eólica, sobre la base de la cual se podrían crear instalaciones de alto rendimiento capaces de recibir energía de la brisa más débil. Han aparecido muchos proyectos de aerogeneradores, incomparablemente más avanzados que los antiguos molinos de viento. Los logros de muchas ramas del conocimiento se utilizan en nuevos proyectos.

Los molinos de viento han demostrado ser excelentes fuentes de energía gratuita. No es de extrañar que con el tiempo comenzaron a usarse no solo para moler granos. Los molinos de viento hacían girar sierras circulares en grandes aserraderos, levantaban cargas a grandes alturas y se usaban para levantar agua. Junto con los molinos de agua, siguieron siendo, de hecho, las máquinas más poderosas del pasado. En la misma Holanda, por ejemplo, donde había la mayoría de los molinos de viento, funcionaron con éxito hasta mediados de nuestro siglo. Algunos de ellos todavía están activos hoy.

Curiosamente, los molinos en la Edad Media despertaron un miedo supersticioso entre algunos, incluso los dispositivos mecánicos más simples eran tan inusuales. A los molineros se les atribuye la comunicación con los malos espíritus.

Hoy en día, el diseño de una rueda de viento, el corazón de cualquier planta de energía eólica, involucra a los constructores de aeronaves que pueden elegir el perfil de pala más apropiado y estudiarlo en un túnel de viento. Gracias a los esfuerzos de científicos e ingenieros, se ha creado una amplia variedad de diseños de turbinas eólicas modernas.

Tipos de aerogeneradores

Se han desarrollado un gran número de aerogeneradores. En función de la orientación del eje de giro con respecto al sentido del flujo, los aerogeneradores se pueden clasificar en:

Con un eje de rotación horizontal paralelo a la dirección del flujo del viento;
con un eje de rotación horizontal perpendicular a la dirección del viento (similar a una rueda hidráulica);
con un eje vertical de rotación perpendicular a la dirección del flujo del viento.