¿Es la energía eólica una fuente de energía de respaldo viable para Mars One?

No en realidad no.

1. La atmósfera de Marte es muy delgada. Tiene menos del 1% de la presión en la Tierra . Eso significa que tiene menos del 1% de la fuerza del viento en la Tierra con la misma velocidad.
2. El viento solo ocurre al amanecer o al anochecer. El viento ocurre cuando hay un gradiente de presión entre dos áreas de una atmósfera. Los gradientes de presión son causados ​​por gradientes de temperatura y humedad. En la Tierra, estos gradientes ocurren principalmente en las costas, porque cuando el Sol brilla sobre un océano, la humedad aumenta mucho más rápido y la temperatura mucho más lentamente que cuando brilla sobre la tierra firme. Los océanos son una de las principales razones por las que el clima en la Tierra es tan impredecible. Pero en Marte, no hay gradientes de humedad de los que hablar y los gradientes de temperatura solo ocurren al atardecer o al amanecer, por lo que solo hay viento dos veces por sol.

No es que el viento no sea viable, es solo que es menos viable que otras fuentes de energía.

Con una parte tan pequeña de la presión atmosférica de la Tierra, incluso las altas velocidades del viento son insuficientes.

La energía escala linealmente con la presión pero con el cuadrado de la velocidad del viento; para las turbinas eólicas en la Tierra, la velocidad óptima del viento es de 50 km/h; 200 km/h de Marte aumentaría la energía por un factor de 16.

Desafortunadamente, la presión típica de Marte de 600 Pa es 0.006 del promedio de la Tierra de 101,300 Pa.

Combinando estos, establece la eficiencia de la turbina eólica en Marte un poco menos del 10% de la turbina correspondiente en la Tierra . Claro, con menor gravedad y menor presión de viento esperada, la construcción podría ser significativamente más liviana, pero aún así no se debe esperar un rendimiento muy alto, y la construcción tendría que ser GRANDE para proporcionar una cantidad significativa de energía.

OTOH, mientras que Marte, a 1,523679 AU, solo recibe alrededor de 0,43 de la cantidad de luz solar que llega a la Tierra, la delgada atmósfera bloquea y refleja mucho menos, lo que significa que los paneles solares en Marte son tan eficientes como en la Tierra.

Entonces, de manera similar al empleo de energía geotérmica en la Luna , sí, es posible , y no, no es práctico .

Si los paneles solares con sistemas de seguimiento tienen aproximadamente el mismo costo y complejidad que las turbinas eólicas de la misma producción en la Tierra, en Marte obtendría aproximadamente un 10 % de la producción de energía solar con aproximadamente el mismo costo/esfuerzo, o la misma energía a 10x. el costo/esfuerzo en comparación con la energía solar. Tal vez un poco mejor si las turbinas estuvieran optimizadas específicamente para las condiciones de Marte, pero aún lejos de alcanzar el punto de equilibrio.

Sí, hasta cierto punto. Algunos datos clave:

1. Si bien la atmósfera tiene el 1% de la presión de la Tierra, se compone principalmente de dióxido de carbono (MW = 44) mucho más que nitrógeno (MW = 28). Por lo tanto, la presión efectiva del viento a una velocidad dada está más cerca del 2% de la de la Tierra.
2. La energía eólica aumenta con el cubo de la velocidad del viento, que puede ser mayor que la de la Tierra.

Esto ha sido estudiado , y el pensamiento actual es que una pequeña cantidad de capacidad para usar la energía eólica puede ayudar cuando hay menos luz solar que la del ecuador. La tecnología ha sido probada en túneles de viento que imitan las condiciones en Marte y se ha encontrado que funciona.

Véase también este documento .

Respuesta parcial, sería mucho más difícil que en la Tierra.

GIF: Un día ventoso en Marte, recuerda que la gravedad de Marte es menor que la de la Tierra, por lo que el viento no es tan fuerte como parece.

Archivado de Telltale Procjet en Mars Simulation Laboratory: https://web.archive.org/web/20120220080017/http://www.marslab.dk/TelltaleProject.html

Tomado de (actualmente sin respuesta) ¿Se usó el indicador del Mars Phoenix Lander para meteorología? ¿Por qué no un anemómetro de hilo caliente en su lugar?

Desarrollo del Telltale

La presión del aire en Marte es inferior al 1% de la de la Tierra, y esto significa que el instrumento tenía que ser extremadamente sensible. Las fuerzas debidas al viento son del orden de unas pocas millonésimas de Newton (El instrumento pesa 20 gramos, lo que significa que la atracción gravitacional es de 0,2 Newton). Esto se logró haciendo que la parte activa del instrumento fuera lo más liviana posible (alrededor de 10 mil gramos). Después de pruebas intensivas para documentar que el experimento sobreviviría a las vibraciones de lanzamiento y aterrizaje, se calibró en el túnel de viento en el Laboratorio de Simulación de Marte.

La potencia por unidad de área (vatios/m^2) en el viento viene dada por la densidad de energía cinética multiplicada por la velocidad:

es linealmente proporcional a la densidad y cúbico a la velocidad.

Va a haber un factor de extracción del orden de 0,59 o menos. Ver el límite de la Ley de Betz de 16/27 en:

• https://www.raeng.org.uk/publications/other/23-wind-turbine
• http://web.mit.edu/windenergy/windweek/Presentations/Wind%20Energy%20101.pdf

Entonces, a aproximadamente el 0,6% de la presión de la Tierra, o aproximadamente al 1% de la densidad, necesitaría un viento 5 veces más rápido para obtener la misma potencia, suponiendo la misma eficiencia de extracción.

El problema es que las pérdidas debido a la fricción (mecánica y aerodinámica) y posiblemente más fuerza para lidiar con palas más largas y/o mayor tensión al girar, y la muy baja probabilidad de que el viento sea 5 veces más rápido que en la Tierra significa que esto no es así. va a ser fácil.

Sin embargo, puede haber otros sistemas para extraer energía que sean mejores para Marte que los optimizados para la Tierra.

SÍ, durante las tormentas de polvo marcianas :

Si bien todas las demás respuestas analizan las condiciones del viento en general , no señalan que la energía eólica alcanzaría su punto máximo justo cuando más se necesita energía de respaldo, durante una tormenta de polvo marciana frecuente .

Estas tormentas que disminuyen la energía solar son causadas por vientos que alcanzan un máximo de 60 millas por hora . Según la respuesta de @uhoh , esto sería equivalente a un viento de 12 mph en la atmósfera de la Tierra ( 60/5 = 12), que está muy por encima del mínimo para generar energía, especialmente en un planeta de menor gravedad donde las grandes turbinas eólicas son más fáciles de construir.

Según el científico de NASA Ames Michael Flynn (del primer enlace):

Solo durante las tormentas de polvo en Marte hay suficiente energía eólica para operar una turbina eólica

La energía eólica (o nuclear, pero buena suerte lanzando grandes cantidades de uranio enriquecido desde los EE. UU.) puede ser vital para el asentamiento a largo plazo en Marte al complementar la energía solar durante estas tormentas.

Esta respuesta a la última tau de Opportunity fue 10,8; ¿Qué significa eso y cómo se define y mide tau? demuestra una tormenta de polvo particularmente mala en Marte en el año marciano 28 (2006-2007) donde la profundidad óptica tau fue mayor que 2 durante casi 40 días. Si bien las baterías pueden tener suficiente energía para, digamos, 16 horas, no es probable que se sobreespecifiquen en un factor de 60 para adaptarse a largas tormentas de polvo globales.