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How cities can harness wind energy

Ask our Experts
Posted on December 3, 2018

La version française suivra

Urban planners have to start incorporating electricity-generating wind turbines into their development plans, says  Ted Stathopoulos. The professor of Building, Civil and Environmental Engineering at Concordia University’s Gina Cody School of Engineering and Computer Science believes cities can generate substantial amounts of energy by integrating their design into new structures. According to Stathopoulos, cities have the option of building self-supporting wind farms directly on their territory, retrofitting old buildings with new turbines or incorporating turbines into the architectural plans of new buildings at the design stage, before construction begins.

Ted Stathopoulos took the time to answer some questions about this bold proposal.

theodore.stathopoulos@concordia.ca
514 848-2424, ext. 3186

87704101

 1.      In your paper published recently in the Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, you say that in order to achieve this goal, the integration of turbines into buildings and other city infrastructure must begin at the design and planning stage. What can cities do to facilitate this?

Integrating wind turbines in the buildings or in the urban environment is an elegant solution that generates green energy at no extra cost for space required for installation. This integration presents an interesting challenge to architects and wind engineers. There are several examples of such solutions. Perhaps the most well known is that of the Bahrain World Trade Center Towers. A careful study can lead to the successful installation of an attractive solution. Cities can facilitate this task by providing financial incentives to builders to proceed along these lines. 

2.      How do you think we can achieve this?

Educating people about various possibilities with examples, particularly successful ones, would be the first step to make the stakeholders aware of the current technology. This can include workshops, short courses, public lectures etc., in which architects, engineers, practitioners, owners, building officials, students and others can be invited to participate. Articles in the press and relevant TV programs would also be helpful.

3.      Can urban wind turbines generate enough energy to make their integration into the urban landscape worthwhile?

Not at the moment, and this is the main problem. However, as history has shown, research can help alter this reality. For instance, researching and identifying the best possible locations and turbine configurations to augment their output is an active field of research area that we are currently pursuing. There are no short term solutions but, in the long term, we expect to get a lot of benefits. For instance, having sufficient energy to deal with a single power failure for one or more buildings (without any other power source) might be attractive for the building owner or resident. We start low but with research and experience we can improve fast! 

4.      Finally, what are some of the obstacles that must be overcome to make this a reality?

The main obstacle is the reaction of society that, on one hand, sees no significant tangible benefit in the short term, and on the other, people may complain about inconvenience, noise, ugly solutions and the like. How can we overcome these obstacles? As already mentioned, financial / tax incentives provided by the government would be an important first step in counteracting the risks, while pursuing energy efficiency and increasing the use of green power sources are worthwhile for our own future global interest. Supporting research can help solve a number of performance issues, including minimization of noise produced by wind turbines. Last but not least, a massive effort to educate the public and the stakeholders would be very significant.


Comment les villes peuvent exploiter l’énergie éolienne

Les urbanistes doivent commencer à faire une place aux éoliennes . Ted Stathopoulos croit que nous pourrons un jour générer une quantité substantielle d’électricité au moyen d’éoliennes directement intégrées aux bâtiments de la ville. Selon lui, les villes disposent de trois options afin de produire de l’énergie au moyen d’éoliennes : construire des parcs d’éoliennes autoporteuses sur le territoire de la ville, installer après coup de nouvelles éoliennes sur des bâtiments existants ou intégrer des éoliennes aux plans architecturaux des bâtiments avant qu’ils ne soient construits.

Ted Stathopoulos, professeur au Département de génie du bâtiment, civil et environnemental de l’Université Concordia, a répondu à nos questions.
theodore.stathopoulos@concordia.ca
514 848-2424, poste 3186
Langue de communication : anglais seulement

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1-      Dans votre article publié récemment dans la revue Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, vous dites que l’intégration d’éoliennes dans les bâtiments et d’autres infrastructures urbaines doit s’amorcer dès l’étape de la conception et de la planification. Que peuvent faire les villes afin de faciliter ce processus?

L’intégration d’éoliennes dans les bâtiments ou l’environnement urbain constitue une solution élégante qui permet de générer de l’énergie verte sans coût supplémentaire compte tenu de l’espace qu’elles requièrent pour leur installation. Prévoir une telle intégration dans le bâtiment et la trame urbaine constitue un défi intéressant pour les architectes et les ingénieurs éoliens. Il existe plusieurs exemples de solutions comparables dans le monde, la plus connue étant celle adoptée dans les tours du Bahrain World Trade Center (voir les diapositives 34 et 35 de la présentation PowerPoint ci-jointe). Un examen attentif au préalable peut mener à l’installation réussie de solutions attrayantes. Les villes peuvent faciliter la tâche aux constructeurs en leur proposant des incitatifs financiers afin de les encourager à adopter cette ligne de pensée.

2-      À votre avis, comment pouvons-nous y arriver?

D’abord en renseignant les intervenants sur les diverses possibilités qu’offre la technologie actuelle et en leur fournissant des exemples d’intégration réussis. Cette sensibilisation peut prendre la forme d’ateliers, de conférences publiques ou de petits séminaires auxquels on peut inviter à participer des architectes, des ingénieurs, des praticiens, des représentants des firmes de construction, des étudiants et d’autres intervenants. Cette démarche de sensibilisation peut être accompagnée d’articles dans la presse écrite et de reportages télévisés afin de la rendre plus efficace. La présentation PowerPoint ci-jointe a été donnée en Chine, pays où l’on s’intéresse beaucoup à investir dans l’énergie éolienne en général, mais aussi dans des applications de ce type d’énergie en milieu urbain.

3-      Les éoliennes urbaines produisent-elles suffisamment d’énergie pour qu’on songe sérieusement à les intégrer dans la trame urbaine?

Pas à l’heure actuelle, et c’est ce qui constitue le principal obstacle au déploiement de telles initiatives. Toutefois, comme il a été démontré par le passé, la recherche peut contribuer à en faciliter la concrétisation. Parmi les champs d’études auxquels s’intéressent particulièrement les chercheurs, on trouve l’exploration et le repérage des endroits qui se prêtent le mieux à l’installation d’éoliennes et l’analyse des meilleures configurations possible pour en augmenter la puissance. Il n’existe pas de solutions à court terme, mais les chercheurs prévoient de nombreuses retombées à long terme. Par ailleurs, le fait de pouvoir disposer d’une quantité suffisante d’énergie en cas de panne touchant un ou plusieurs immeubles (sans autre source d’énergie parallèle) pourrait constituer un incitatif attrayant pour les propriétaires ou les résidents. Les premiers pas peuvent paraître timides, mais la recherche et l’expérience peuvent accélérer les retombées dans ce domaine.

4-      Quels sont les principaux obstacles à franchir avant que ce concept devienne une réalité?

En tête de liste, il y a la population qui ne voit pas d’avantages tangibles à court terme dans ces solutions ou encore, considère qu’elles présentent surtout des inconvénients sur le plan sonore, esthétique ou autre... Comme je l’ai déjà mentionné, des incitatifs financiers ou fiscaux de la part du gouvernement constitueraient certainement un premier pas important pour contrer les risques, tandis qu’on poursuit la recherche sur l’efficacité et l’utilisation des sources d’énergie vertes – secteur d’intérêt planétaire s’il en est un – afin d’assurer l’avenir de notre société. La recherche peut contribuer à résoudre plusieurs problèmes, notamment à réduire le bruit produit par les éoliennes. Enfin, il serait important d’investir massivement dans la sensibilisation du grand public et des intervenants.

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