Articoli con tag eolico

Nuove batterie a flusso per stoccare l’energia delle fonti rinnovabili

New Lithium-Polysulfide Flow Battery (Stanford/SLAC)

New Lithium-Polysulfide Flow Battery (Stanford/SLAC)

I ricercatori della Stanford University e dello SLAC (laboratorio del DOE – U.S. Department of Energy) hanno progettato una nuova batteria economica e durevole che potrebbe consentire di incrementare l’apporto energetico delle fonti rinnovabili alla rete elettrica.

Secondo il Dott. Yi Cui, professore associato di scienza dei materiali alla Stanford University , per riuscire a sfruttare l’energia solare ed eolica in maniera più significativa è necessario sviluppare batterie efficienti, economiche  e riproducibili in larga scala, in grado di regolare le naturali fluttuazioni delle fonti energetiche rinnovabili.

Al momento, infatti, la rete elettrica non è in grado di tollerare le ampie e improvvise oscillazioni di carico causate da una massiccia presenza di fonti energetiche discontinue, come appunto le fonti rinnovabili. In sostanza, nel momento in cui l’energia eolica e quella solare arriveranno a contribuire in maniera determinante all’apporto di energia elettrica alla rete, il ruolo delle batterie diventerà fondamentale perché permetterà di smussare gli alti e bassi della disponibilità energetica offerta da queste fonti energetiche intermittenti.

Secondo il team guidato dal Dott. Cui, le batterie più promettenti per mitigare l’intermittenza delle rinnovabili sono le batterie a flusso (flow batteries), perché la loro capacità di accumulo energetico è facilmente modulabile tramite semplici accorgimenti costruttivi.  In particolare, il gruppo del Dott. Cui ha realizzato una nuova batteria a flusso che potrebbe rappresentare un’ottima soluzione per impieghi su larga scala, in quanto è caratterizzata da un design semplificato e relativamente economico.

Prosegui la lettura »

, , , , ,

Nessun commento

Rivoluzionare l’eolico con le turbine ad aquilone

Kites Energy Generators

Kites Energy Generators - KiteGen

Chiunque abbia fatto volare un aquilone ha un’esperienza diretta della forza del vento a quota elevata. Che cosa succede quando si cerca di applicare lo stesso concetto per sfruttare al meglio l’energia eolica?  L’idea di utilizzare aquiloni per catturare l’energia del vento non è nuova: il primo  brevetto per lo sfruttamento industriale di questa intuizione risale al 1980, ma a quei tempi la tecnologia non era sufficientemente matura per consentire la realizzazione di un prototipo funzionante. Oggi questa sfida tecnologica viene nuovamente affrontata da due imprese, la californiana Makani Power e l’ italiana Kite Gen.

La forza del vento ad alta quota

La Terra è avvolta da due nastri di vento, il primo dei quali passa sopra la Terra del Fuoco, mentre il secondo  sovrasta l’Europa. L’altezza del nastro europeo – largo dai 4000 ai 5000 km – va da circa 500 metri fino a 10.000 metri di altitudine. La corrente di aria che scorre all’interno del nastro genera una potenza media di 2 kW al metro quadrato (pari a una velocità di 15 m/s) per circa 7000 ore all’anno. Il vento di alta quota ha quindi la caratteristica di essere molto forte e praticamente costante, soprattutto se confrontato con le correnti a livello del terreno, che sono forte solo in determinati siti e per circa 1700-1800 ore all’anno. A diverse altitudini corrispondono diversi livelli di velocità e, quindi, di potenza: ad esempio, a 800 metri di altezza si hanno velocità medie di 7 m/s con potenza specifica di 200 W/m, il che vuol dire che una sezione di vento larga 1 km a altitudine tra i 600 e i 1000 metri ha una potenza di un gigawatt, paragonabile a quella di una centrale nucleare.  È evidente quindi il motivo che ha spinto negli ultimi anni diversi gruppi di ricercatori ed imprenditori a cercare un modo efficace per sfruttare questa risorsa naturale.

Makani Airborne Wind Turbine, la centrale eolica ad aquilone

L’azienda californiana Makani Power ha recentemente progettato la Airborne Wind Turbine, un nuovo tipo di centrale eolica dal design innovativo, che combina il concetto di kite (aquilone) con i principi di funzionamento delle tradizionali turbine eoliche. L’obiettivo dell’azienda è generare lo stesso movimento alare presente in una turbina eolica, ma senza la presenza della struttura fissa della turbina stessa.  Secondo Corwin Hardham, CEO di Makani Power, nella Airborne Wind Turbine le pale si muovono secondo lo stesso schema delle turbine eoliche, ma ciascuna di esse è costituita semplicemente da un kite in fibra di carbonio, collegato tramite un cavo a una struttura che viene trascinata in un movimento rotatorio e che genera energia elettrica. Il vantaggio principale di questa turbina “ad aquilone” è la leggerezza: essa utilizza infatti solo una frazione del materiale necessario per una turbina eolica standard, e se una turbina tradizionale da 1MW può pesare più di 100 tonnellate, una Airborne Wind Turbine della stessa potenza ne pesa circa un decimo, con un costo stimabile intorno ai 0,03$/KWh. La tecnologia di Makani Power è talmente promettente che il progetto ha vinto quest’anno il premio Popular Mechanic’s 2011 Breakthrough Innovator Award sul tema dell’energia, ed ha ricevuto 3 milioni di dollari dal Dipartimento dell’Energia statunitense (DOE) e 20 milioni in finanziamenti di venture capital da parte di Google.

KiteGen, profili alari di potenza

Ma Makani Power non è la sola azienda attiva in questo nuovo settore dell’energia rinnovabile. L’italiana Kite Gen Research, per esempio, è impegnata dal 2006 nello sviluppo di una turbina per la trasformazione l’energia  del vento di alta quota in energia elettrica, attraverso la tecnologia Kite Gen® . Il progetto Kite Gen è passato di recente alla fase di pre-industrializzazione dei primi modelli di centrali eoliche di alta quota, e prevede due filoni principali di sviluppo: il KiteGen Stem (centrale eolica che sfrutta la trazione generata da un singolo kite) ed il KiteGen Carousel (centrale eolica ad asse di rotazione verticale, azionata da molti kites contemporaneamente). In quest’ultimo caso, proprio il diverso orientamento dell’asse di rotazione dovrebbe eliminare tutti i problemi statici e dinamici che impediscono l’aumento della potenza  nelle turbine eoliche tradizionali. Una turbina Kite Gen da 100MW necessita di un anello di 1000m (mille metri) di diametro, e funzionando a pieno regime per il 57% del tempo è in grado di generare 500GWh di elettricità in un anno. Il costo stimato è di 0.03€/kWh, inferiore a quello dei combustibili fossili che a quello delle attuali fonti rinnovabili.

Centrali ad alta quota

Le torri eoliche tradizionali non possono arrivare a sfruttare il vento d’alta quota: il loro limite dimensionale le pone al massimo a 100 metri dal suolo, altezza oltre la quale la struttura di sostegno diventa troppo pesante, instabile e costosa. La centrale Kite Gen, al contrario, nasce proprio per sfruttare le correnti di alta quota, dato che la lunghezza del cavo può permettere ai profili alari di raggiungere altezze oltre i 500 metri, senza introdurre criticità strutturali. Le turbine ad aquilone possono tuttavia operare anche ad altezze inferiori: le ali dell’ Airborne Wind Turbine, testate a circa 300 metri di altezza, possono rimanere in aria anche in presenza di brezze costanti, e addirittura automantenersi in volo in assenza di vento. Quest’ultimo caso comporta tuttavia un consumo di energia elettrica, motivo per cui la turbina è dotata di un sistema di atterraggio del kite in assenza di vento. Ora anche Makani, come Kite Gen, sta cercando di sviluppare un sistema con turbina più grande, con profili alari in grado di volare a circa 500 metri e produrre elettricità sufficiente per alimentare 600 case. L’azienda californiana prevede infatti di lanciare un prototipo del nuovo progetto entro il 2013 ed iniziare la produzione commerciale entro il 2015.

, , , , ,

Nessun commento

Wind Turbines Shed Their Gears

Fonte: www.technologyreview.com

Both Siemens and GE bet on direct-drive generators.

By Peter Fairley

Turbina Siemens

Power ring: This three-megawatt wind turbine uses permanent magnets and a design that makes it significantly lighter than a conventional geared turbine. Credit: Siemens

Wind turbine manufacturers are turning away from the industry-standard gearboxes and generators in a bid to boost the reliability and reduce the cost of wind power.

Siemens, the world’s largest turbine manufacturer by volume, has begun selling a three-megawatt turbine using a so-called direct-drive system that replaces the conventional high-speed generator with a low-speed generator that eliminates the need for a gearbox. And last month, General Electric announced an investment of 340 million euros in manufacturing facilities to build its own four-megawatt direct-drive turbines for offshore wind farms.

Most observers say the industry’s shift to direct-drive is a response to highly publicized gearbox failures. But Henrik Stiesdal, chief technology officer of Siemens’s wind power unit, says that gearbox problems are overblown. He says Siemens is adopting direct-drive as a means of generating more energy at lower cost. “Turbines can be made more competitive through direct-drive,” says Stiesdal.

Siemens’s plans hinge on a new design that reduces the weight of the system’s generator. In conventional wind turbines, the gearbox increases the speed of the wind-driven rotor several hundred fold, which radically reduces the size of the generator required. Direct-drive generators operate at the same speed as the turbine’s blades and must therefore be much bigger–over four meters in diameter for Siemens’s three-megawatt turbine. Yet Siemens claims that the turbine’s entire nacelle weighs just 73 metric tons–12 tons less than that on its less powerful, gear-driven 2.3-megawatt turbines.

Much of the weight reduction comes from the use of permanent magnets in the generators’ rotor–a trick that GE is also using. Conventional turbine generators use electromagnets–copper coils fed with electricity from the generator itself. Henk Polinder, an expert in permanent-magnet generators at Holland’s Delft University of Technology, says that a 15-millimeter-thick segment of permanent magnets can generate the same magnetic field as a 10- to 15-centimeter section of copper coils.

Continua a leggere…

, , , ,

Nessun commento

A More Durable Wind Turbine

Fonte: www.technologyreview.com

New design does away with the need for a complex gearbox.

By Tyler Hamilton (Technology Review)

A Canadian startup has developed a small prototype wind turbine that uses friction instead of a gearbox to convert wind energy into electricity. CWind, based in Owen Sound, Ontario, recently began work on a larger two-megawatt prototype. The company claims that its “friction drive” system is more efficient and reliable–and less costly to maintain–than conventional wind turbines, which are prone to expensive gearbox failures.

Wheels turning: The blades of CWind's wind turbine move an internal flywheel and several shafts that attach to small generators within the nacelle. In the lower image, a rubber wheel rolls on the inside wall of a flywheel inside a 65-kilowatt prototype turbine. Credit: CWind

Wheels turning: The blades of CWind's wind turbine move an internal flywheel and several shafts that attach to small generators within the nacelle. In the lower image, a rubber wheel rolls on the inside wall of a flywheel inside a 65-kilowatt prototype turbine. Credit: CWind

The blades on most turbines use the wind to turn a drive shaft connected to a gearbox. The gearbox manages the rotation of a second shaft that connects to a large electrical generator. The gearbox is the heaviest piece of equipment in a wind turbine’s “nacelle” (the section at the top of the turbine tower). It’s also a piece that’s among the most vulnerable to failure. Sudden wind gusts put the gearbox under tremendous mechanical stress. Over time this can wear down or break the teeth off its metal gears.

CWind’s design does away with the gearbox completely. Instead, the drive shaft is connected directly to a large metal flywheel. Hugging the outside of the flywheel are eight smaller secondary shafts, each connected to a 250-kilowatt generator and each lined with several specially designed tires that grip the surface of the flywheel. As the flywheel spins, it engages the generators by turning these tire-lined shafts. “We’re using friction. It’s not mechanically hard-coupled,” says Na’al Nayef, a CWind engineer and co-inventor of the system.

Nayef says the system uses software to control the eight secondary shafts. The tires are also designed to temporarily slip if a wind gust causes the flywheel to suddenly speed up. This feature eases the impact on the generators. Each secondary shaft can also be disengaged from the flywheel if the wind slows down, in effect reducing friction and allowing shafts that are still connected to keep their generators operating at high capacity. Likewise, connecting more shafts, thus adding more friction when the wind increases, will engage idle generators. “We can operate the generators at optimal speed all the time,” says Nayef, adding that tests on the smaller, 65-kilowatt prototype show efficiency gains over standard wind turbines of up to 5 percent. continua a leggere…

, ,

Nessun commento

Alternative Energy Powers Up

Fonte: ThomsonReuters

Staking out the patent landscape for energy from wind, sun and waves

di Susan E. Cullen, ThomsonReuters

Overview – The race amongst the world‘s largest nations to secure energy independence in the 21st century is fueling a surge in alternative energy research and development. From North America to Europe to Asia, countries are devoting tens of billions of dollars to fund research for wind, solar and marine energy technologies.
Inventors and entrepreneurs around the world are racing to get a piece of that pie and to lay claim to the technological breakthroughs that will ultimately make alternative energy a viable largescale solution. Who will the leaders in alternative energy be, what technologies will they pioneer and where will they come from?

Alternative Energy Powers UpTo find out, the Intellectual Property Solutions business of Thomson Reuters analyzed global R&D activity in the fields of wind, solar and marine power, tracking global patent activity by technology type, region and organization type. By assessing patent activity in this manner, researchers were able to gain insights into areas of innovation that are receiving the most attention across each link in the R&D chain, from academic and government research to small commercial developers to large industrial producers who will ultimately bring new solutions to market. This approach of measuring patent activity across these three links – the three estates of R&D – provides insight into not only the pace of innovation but also the maturity of new technologies under development.

Report disponibile su sito web Intellectual Propery Solutions di Thomson Reuters.

, , ,

Nessun commento

Testing Cheap Wind Power

Fonte: Technology Review

A continuously variable transmission could lead to cheaper wind power–if it is rugged enough.

By Peter Fairley (Technology Review)

Federal stimulus funds awarded to a wind-energy research consortium led by Illinois Institute of Technology will accelerate testing of small wind turbines that could point the way towards more efficient utility-scale machines. The eight-kilowatt turbines, the product of Cedar Park, TX-based Viryd Technologies, use a mechanical approach–continuously variable transmission (CVT) technology–to convert fluctuating wind speeds into the precise stream of alternating current required by power grids. If it can replace the pricey power electronics that regulate power in most turbines today, the same technology could cut the cost of wind-power generation at any scale.

Black box: This eight-kilowatt wind turbine uses a continuously variable transmission--the small, silver-colored unit on the left below the rotor--to regulate its power. The turbine’s developer, Cedar Park, TX-based Viryd Technologies, claims that its use of mechanical instead of digital power regulation will cut manufacturing costs by 20 percent and boost power output. Credit: Viryd Technologies

Black box: This eight-kilowatt wind turbine uses a continuously variable transmission--the small, silver-colored unit on the left below the rotor--to regulate its power. The turbine’s developer, Cedar Park, TX-based Viryd Technologies, claims that its use of mechanical instead of digital power regulation will cut manufacturing costs by 20 percent and boost power output. Credit: Viryd Technologies

The question is whether the CVT is tough enough. Viryd parent company Fallbrook Technologies has already commercialized its technology as a smooth-shifting alternative to gears and derailleurs in high-end bicycles and is working on larger vehicle applications. Wind power, however, is a particularly demanding application, according to Jason Cotrell, a senior engineer at the Department of Energy’s National Wind Technology Center in Golden, CO. “Wind turbines are subject to very high torque for 80,000 hours of operation, so it’s a very challenging environment,” Cotrell says. “CVTs tend to be complex, and we haven’t yet verified that they’re suitably robust.”

Most CVTs vary transmission ratios by sliding metal belts up and down a set of precision curved parts–a design that is expensive to implement at high torque. Fallbrook’s technology relies on comparatively simple parts, promising lower cost and greater durability, according to CTO Rob Smithson. “It’s basically a big ball bearing, which is a global commodity,” Smithson says. continua a leggere…

, ,

Nessun commento

GE Grabs Gearless Wind Turbines

Fonte: Technology Review

New direct-drive turbines promise to lower the cost of offshore wind energy.

By Prachi Patel (Technology Review)

With a new purchase, GE is betting on an early-stage turbine technology that could make offshore wind farms much cheaper to maintain. The acquisition of ScanWind, based in Trondheim, Norway, has also secured GE a foothold in the growing offshore wind energy market.

One speed: ScanWind has been testing gearless 3.5-megawatt wind turbines on the Norwegian coast since 2003. Credit: GE

One speed: ScanWind has been testing gearless 3.5-megawatt wind turbines on the Norwegian coast since 2003. Credit: GE

Instead of gearboxes, ScanWind uses a novel direct-drive generator technology in its 3.5-megawatt turbines. This makes the turbines more reliable, the company says, by cutting downtime and repair costs–an especially important consideration for turbines offshore, where it’s more expensive to send technicians for maintenance. ScanWind has been testing the turbines on the Norwegian coast since 2003.

GE, based in Fairfield, CT, is the world’s second-largest maker of wind turbines, with more than 12,000 turbines installed globally. But GE’s offshore wind energy portfolio has been minimal so far, and the company wants to expand its offshore offerings. By acquiring ScanWind, transferring its expertise and understanding of onshore wind, and adding technologies such as remote monitoring and sensing, GE hopes it can make a solid, cost-effective offshore wind product. continua a leggere…

, ,

Nessun commento

Aerogeneratore ad asse verticale “a tornado” presentato a Firenze

Fonte: www.corriere.it

È un prototipo, ancora per pochissimo però, perché la fase sperimentale è quasi conclusa.tornado-140x180

Secondo gli esperti, «Tornado», primo esempio di «eolico senza pale», entro pochi mesi potrà essere installato, funzionare perfettamente anche in zone dove il vento è debole (anche 2 metri al secondo) e diventare un’alternativa ai contestati aerogeneratori, le grandi pale cattura energia dal vento che stanno provocando reazioni contrapposte tra ambientalisti, paesaggisti e imprenditori. Un comune toscano, Volterra, ha addirittura proibito la loro installazione per non deturpare il paesaggio del borgo. continua a leggere…

,

Nessun commento

Wanna Buy A Wind Power Patent? Just Go to eBay

Per coloro che fossero interessati, è possibile comprare su eBay il brevetto di una innovativa turbina eolica. C’è tempo fino al 24 giugno, affrettatevi!
Maggiori informazioni qui.

Brevetto su eBay

Brevetto su eBay

, , ,

Nessun commento