Докато разрушителните природни явления вървят, ураганите са сред тежките тежести. Ако не за ветровете и произтичащите от него отломки от снаряди, то за масовото наводнение, което се получава, когато човек направи суша и спре, ураганът е гадна работа. Просто попитайте жителите на крайбрежните Каролини и Джорджия тази седмица, докато те се измъкват от уикенда на уикенда Матю.
Свързано съдържание
- Може ли офшорните вятърни ферми всъщност да извадят дъжда от ураганите?
- Защо NOAA все още изпраща пилоти в урагани?
По отношение на енергията, съхранявана и освободена, ураганите опаковат огромен удар. Вашият "среден" тропически циклон може да освободи еквивалента на 600 теравата енергия, с четвърт процент от това като вятър; по-голямата част от енергията при ураган е под формата на топлина, която се съхранява и отделя, когато водната пара се кондензира в дъжд.
Така че, докато вятърът е само малка част от общата енергия на урагана, той все още генерира огромни количества енергия: около 1, 5 теравата, или малко над една четвърт от общия електропроизводствен капацитет в света от 5, 25 теравата. Вятърът от само една буря е златна мина с чиста енергия.
Но като моята собствена детска представа, че човек би могъл да реши енергийните проблеми в света, просто като пусне огромен удължителен кабел към слънцето, как точно се прави преследване на урагани, за да добие енергия?
Предизвикателствата са очевидни. Широки мили, образуващи се в открития океан, с криволичещи коловози, които рядко удрят една и съща зона на брега два пъти, не е просто или дори желателно да се събориш с мобилна вятърна ферма по пътя на бурен ураган. Вместо това, някои изследователи се стремят към денонощни системи за производство на електроенергия, които могат да издържат на урагановите сили, но това може да се възползва и от увеличения потенциал на мощност, когато буря нападне.
Един от подходите е преосмисляне на самата вятърна турбина. В Япония Си Ен Ен отчете за редизайн на предприемача на общия вентилатор за премахване на уязвимите остриета. Atsushi Shimizu, основател на енергийното стартиране Challenergy, построи елегантен дизайн в стил „яйца за разбиване на яйца“ с вертикални остриета, притиснати между горната и долната платформа, проектиран да издържа на насилствените тайфуни в Япония. Способен да се завие в която и да е посока, но също така да бъде затегнат надолу, за да регулира скоростта на въртене на турбината, дизайнът на Shimizu побира непредвидимите модели на вятъра на Япония, като същевременно предотвратява щетите, причинени от неконтролирано въртене.
Първият полев прототип е инсталиран в Окинава през 2016 г. Твърди се, че турбината е в състояние да улавя енергия от въртящите се повдигащи сили на силни ветрове, известни като сили Magnus, както и праволинейни ветрове. Но Challenergy съобщава на своя уебсайт, че все още не разполагат с оценки за производство на енергия и максимално устойчиви ветрове.
Конвенционалните турбини с лопатки трябва да се блокират по време на бури, като се спира производството на енергия. Силните бури със силни ветрове могат да доведат до техния катастрофичен отказ, ако механизмът за заключване се повреди, както се случи с една турбина през 2011 г. в Айршир, Англия.
Други са проектирали вятърни турбини с вертикална ос, но познатото разнообразие от хоризонтална ос с дълги остриета остава стандартът поради тяхната достъпност и ефективност.
Ариндам Ган Чоудхъри и неговият екип тестват своята аеродинамична система за смекчаване и захранване (AMPS) с тази визуализация на потока, използвайки дим и чакъл. (Ариндам Ган Чоудхъри) В Маями Ариндам Ган Чоудхури ръководи лаборатория за вятър в Международния център за изследвания на ураганите на Международния университет във Флорида. Състои се от банка от 12 вентилатора, всеки задвижван от мотор с мощност 700 конски сили, този „Вятърна стена“ може да генерира бури до 157 мили в час, еквивалент на ураган от категория 5. Изследванията на Chowdhury се фокусират предимно върху смекчаване на въздействието на вятъра върху сградите, но скорошен проект добави ново измерение: производство на енергия, като същевременно нарушава вредните ветрове.
Заедно с механика на FIU Андрес Треманте, Chowdhury създаде система от винтови турбини, които могат да бъдат монтирани по цялата дължина на стрехите или улуците на сградата. Озаглавена AMPS, за аеродинамична система за смекчаване и захранване, дългите участъци от турбини прекъсват мощните вихри на въздуха, генерирани от силни ветрове, когато нанасят удар върху сградата и пътуват нагоре и над линията на покрива. Тези вихри са отговорни за по-голямата част от повредите на покрива, откъсват керемиди и керемиди и позволяват навлизането на дъжд и дори засмукване на покриви веднага от сградите, тъй като създават възходящо повдигане по острите граници на конструкциите.
„Не се опитваме да укротим ураганите“, казва Чоудхъри. „Намаляването на влиянието на вятъра върху сградите е първият ни критерий. Но докато правим това, си помислихме, защо да не създадем нещо динамично, което може да разруши този вятър и да го превърне в приятел, който произвежда зелена енергия. "
Неговата визия за технологията, която има висящ патент, е, че тя може да бъде използвана за да направи отделните сгради по-устойчиви, като същевременно намали щетите, които нанасят от всяко ниво на буря, навсякъде в страната. Въпреки че тепърва провеждат тестове на системата, Чоудхъри казва, че турбините дори би трябвало да помогнат за намаляване на щетите от ветровете в близост до торнадо системи (но вероятно не са в пряк удар). И като подава електроенергия или в общинска мрежа, или зарежда домашни акумулаторни системи, подобни на тези, които вече съществуват за соларни панели, Чоудхъри казва, че електроенергията, генерирана от един дом по време на буря на ниво затъмнение, лесно би могла да захрани малък хладилник, мобилен телефон, лаптоп и няколко светлини за шепа дни.
„Всяка сграда трябва да бъде възможно най-самостоятелна“, казва той. „Хората трябва да са готови за всякакъв вид катастрофа и да могат да доставят собствена енергия, вместо да разчитат на генерираната от мрежата енергия.“
AMPS може да генерира допълнителни количества енергия дори от вездесъщите ветрове от пет до седем мили на час, които се появяват ден и нощ по цялата планета, според Chowdhury.
Няколко големи компании за покриви вече са изразили интерес към възможността за комерсиализиране на концепцията, добавя той и той и колегите му работят с архитектите, за да измислят естетически привлекателни дизайни, които да подобрят линията на покрива.
PB3 PowerBuoy на Ocean Power Technologies се разположи край бреговете на Ню Джърси (Ocean Power Technologies) 
В залива Канеохе в базата на морския корпус Хаваи край бреговете на Оаху морският живот изглежда около котва на морското дъно на PowerBuoy, която служи като нещо като изкуствен риф. (Ocean Power Technologies) 
Когато е напълно заредена от вълнови действия, буйът изхвърля излишната енергия като топлина, може би стимул за рибите и други морски посетители да дебнат наблизо. (Ocean Power Technologies) Урагановите ветрове не са мощни и вредни сами по себе си, но създават и опасности, където сушата се среща с морето, под формата на големи вълни. Една компания, базирана в Ню Джърси, стана свидетел от първа ръка как вълните с енергийни вълни изпълниха по време на урагана Ирен през 2011 г., с някои обещаващи намеци, че гигантските вълни, генерирани от урагани и тайфуни, могат един ден да осигурят по-голяма мощност, когато преминат през тях.
Дебора Монтаня, вицепрезидент по разработване на бизнес и проекти за Ocean Power Technologies, казва, че PB3 PowerBuoys на компанията имат възможност за непрекъснато генериране на енергия за зареждане на батерии, които могат да съхраняват от 44 до 150 киловатчаса. По време на периоди на пълно спокойствие, това е достатъчно енергия, за да осигури захранване на всичко, към което е свързано в продължение на няколко дни, в зависимост от изискванията за мощност на този елемент. Когато батерията е напълно заредена, излишната енергия се отделя като топлина, което според Монтаня морският живот изглежда особено се радва.
През 2011 г., когато ураганът Ирен надигаше източния морски бряг, партньорите на американския флот и вътрешната сигурност на Ocean Power продължиха да питат дали компанията ще внесе тестовия си буй от 10 000 тона, разположен край брега на Ню Джърси преди бурята. Не, компанията каза: искаме да го оставим там и да видим какво ще се случи.
При нормални условия шамандурата ще изпраща почасови доклади за производството на електроенергия и други анализи - и тя продължава да го прави в цялата Ирен.
„Ние непрекъснато получавахме пълни доклади за неговата ефективност и направихме енергия през урагана Ирен“, казва Монтаня. „Ако имахме графика, щеше да можете да видите голям скок в производството на електроенергия в деня на бурята. Ние го проектирахме, за да оцелеем след 100-годишната буря, но никога не знаеш кога това ще се появи. “
Компанията работи с ВМС на Хаваите през 2010 г., за да демонстрира как шамандурите могат да бъдат закачени в наземни електропреносни мрежи, но като се позовава на липсата на напълно узряла технология, наскоро компанията се фокусира повече върху генерирането на мощност при поискване за морски приложения, т.е. като петролни платформи, изследователски кораби или оборудване за подводен мониторинг.
В Маями, Чоудхъри казва, че Матю не е причинил никакви щети на сградите, но ветровете от 100 мили на час изхвърлят мощност до хиляди. Хората продължават да тестват теориите, за да овлажнят или прибират енергията на ураганите, но засега нищо не се е променило.
„Казвам на моите студенти, вместо да се опитват да играят с урагана, защо да не създадат неща, които са по-умни и устойчиви?“, Казва той.
