고가 교량 하부공간을 이용한 풍력발전 Viaducts with wind turbines, the new renewable energy source

신규 건설 제한 지역이나 건설 밀집 지역에 적용

두 개의 풍력터빈 시 450~500개의 일반 가정 전기공급 가능

This is an illustration of two identical wind turbines installed in a viaduct.

Credit: José Antonio Peñas (Sinc)

고가 교량 하부에 풍력발전시설을 설치해 전기를 생산하는 기술이 주목을 받고 있다.

KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

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구름다리와 같은 거대한 교량 구조물 아래에 풍력터빈을 설치하여 전기를 생산할 수 있을 것으로 기대된다. 유럽의 한 연구진은 이러한 접근방법에 대해 아프리카 북서 해안에 위치한 카나리아 제도(Canary Islands)를 대상으로 가능성을 평가하였다. 이러한 콘셉트는 신규 건설이 제한되어 있는 지역이나 건설이 이미 밀집된 지역에 적용될 수 있을 것이다. 스페인과 영국의 과학자들은 스페인 그란 카나리아(Gran Canaria)의 Juncal 구름다리를 사례로 활용하였다. 이들은 구조물의 기둥 사이에 부는 바람이 풍력터빈을 움직여 에너지를 생산할 수 있다는 것을 확인하였다. 영국 킹스톤 대학(Kingston University) Oscar Soto와 동료들은 컴퓨터 시뮬레이션과 모델링을 기반으로 이번 연구를 수행하였다. 연구진은 공기저항을 평가하고 다양한 환경 속의 테스트 진행을 위해 풍력터빈을 다공성 디스크(Porous Disc)로 표현하였다. Soto는 "일반적으로 로터에 의해 움직이는 표면이 많을수록 더 많은 전기를 생산할 수 있지만 소규모 터빈의 단위 면적당 전력생산율이 더 높은 것으로 나타났다"고 설명하였다. Soto는 두 개의 동일한 터빈을 가진 풍력터빈을 구름다리에 설치하는 일이 풍력터빈에 가장 실현가능할 것으로 보았다. 생산성만을 고려한다면 최대 가용한 면적을 활용하는 크기가 각각 다른 두 개의 풍력터빈을 설치하는 것이 최적의 솔루션이 될 것이다. 그러나 실현가능성 측면에서 본다면 중간 크기를 가진 두 개의 풍력터빈을 설치하는 것이 가장 가능성이 있는 것으로 나타났다. 이번 연구결과는 구름다리가 에너지를 생산할 수 있음을 보여주었다. Juncal 구름다리의 경우 예상 생산량은 풍력터빈당 약 0.25MW였다. 따라서 두 개의 풍력터빈을 이용한다면 총 발전량은 0.5MW가 될 것이며, 이는 중간 정도의 전기생산 능력이다. Soto는 "이러한 수준은 450~500개의 일반 가정이 평균적으로 소비하는 전기량과 유사하다. 새로운 풍력터빈 콘셉트를 적용하게 된다면 연간 140톤의 CO2를 절감할 수 있으며, 이는 약 7,200그루의 나무가 공기를 깨끗하게 하는 것과 같다"고 설명하였다. 이번 연구는 스페인 기업인 ZECSA가 지원을 하고 있다. 스페인 비고 대학(Vigo University)의 연구진은 프로젝트 개발을 위해 필요한 배선과 관련된 일을 담당하고 있다. 그리고 스페인 라스 팔마스 대학 (Las Palmas de Gran Canaria University)은 재생가능 에너지 범위 내에서 통합과 관련된 일을 하고 있다. 이번 연구 내용은 Renewable and Sustainable Energy Reviews 저널에 게재되었으며, 재생가능 에너지 이용을 확대하기 위한 공공 기반시설 탐색 이니셔티브인 PAINPER에 포함되어 있다. ZECSA의 Aday C. Martín은 "PAINPER는 새로운 설비 도입과 관련하여 비교적 작은 공간이 존재하는 보호지역 및 구조물이 밀집된 지역에 풍력발전과 같은 에너지를 도입할 때 발생하는 어려움을 해결하기 위한 이니셔티브"라고 말한다. 그는 구름다리 하단에 설치되는 풍력터빈이 다른 풍력발전, 태양발전, 지열발전 및 바이오매스 발전 설비 등에서 얻어지는 에너지에 추가될 수 있다고 보았다. 출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』

Viaducts with wind turbines, the new renewable energy source

 

source inhabitat.com

Source Plataforma SINC

Wind turbines could be installed under some of the biggest bridges on the road network to produce electricity. So it is confirmed by calculations carried out by a European researchers team, that have taken a viaduct in the Canary Islands as a reference. This concept could be applied in heavily built-up territories or natural areas with new constructions limitations.

The Juncal Viaduct, in Gran Canaria, has served as a reference for Spanish and British researchers to verify that the wind blowing between the pillars on this kind of infrastructures can move wind turbines and produce energy.

The study is based in models and computer simulations, which were carried out by researcher Oscar Soto and his colleagues in Kingston University (London). Researchers have presented the wind turbines as porous discs in order to evaluate the air resistance and test different kind of configurations.

"As natural, the more surface is swiped by the rotor, the more power can be produced; however, it was seen that in small turbines the power rate per square meter is higher," explains Soto, who considers that the configurations with two identical turbines would be the most viable to be installed in viaducts.

If only produced power was evaluated, the best solutions would be the installation of two wind turbines with different sizes -- in order to embrace the maximum available space-, or even a matrix of 24 small turbines -- due to their power production per surface unit and low weight-, but concerning to viability, the best option is the one which includes two medium sized wind turbines.

Results confirm that each viaduct presents specific energy possibilities and wind potential. In the Juncal Viaduct case, the evaluated power would be about 0,25 MW per wind turbine. So, with two turbines, the total power output would be 0,5 MW, which is classified in the medium-power range.

"This would be the equivalent to 450-500 homes average consumption," says Soto, who adds: "This kind of installation would avoid the emission of 140 tons of CO2 per year, an amount that represents the depuration effect of about 7.200 trees."

This research has been promoted by the Canarian company ZECSA. Researchers from Vigo University have taken part to analyze the electrical connections needed to develop the project, along with other researchers from Las Palmas de Gran Canaria University, who were in charge of the integration in the scope of renewable energies ."

In fact, the study has been published in the Renewable and Sustainable Energy Reviews and it is framed in PAINPER, a public infrastructures exploitation plan to boost the use of renewable energies.

"PAINPER is an initiative which emerges from the difficulties seen in the implantation of this kind of energies in heavily built-up territories, as well as protected areas with low available space for new installations," says Aday C. Martín, manager at ZECSA, who considers that renewable energy produced in wind turbines under viaducts could be added to energy from other wind, solar, geothermal and biomass installations.

Story Source:

 

The above post is reprinted from materials provided by Plataforma SINC. Note: Materials may be edited for content and length

http://www.sciencedaily.com/releases/2015/07/150702095140.htm

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