Ko uničujejo naravni pojavi, so orkani med težkimi utežmi. Če ne zaradi vetrov, ki nastanejo zaradi eksplozij, in posledičnih razbitin projektilov, potem je orkan, ki povzroči kopanje in zastoj ven, orkan. Vprašajte prebivalce obalnih Karolin in Gruzije ta teden, ko se odvijejo iz vikenda orkan Matthew.
Sorodne vsebine
- Ali bi lahko vetrnice na morju dejansko prihranile dež pred orkani?
- Zakaj NOAA še vedno pošilja pilote v orkane?
Glede na energijo, shranjeno in sproščeno, orkani naletijo na ogromen udarec. Vaš "povprečni" tropski ciklon lahko sprosti 600 ekvivalentov energije, četrtino odstotka pa kot veter; velika večina energije v orkanu je v obliki toplote, shranjene in sproščene, ko se vodna para kondenzira v dež.
Medtem ko je veter le majhen del skupne energije orkana, še vedno ustvarja ogromne količine energije: približno 1, 5 teravatov ali nekaj več kot četrtino celotne svetovne električne moči 5, 25 teravatov. Veter iz samo ene nevihte je zlati rudnik čiste energije.
Ampak kot moja lastna otroška predstava, da bi človek lahko rešil svetovne energetske težave preprosto tako, da bi na sonce pripeljal ogromen podaljšek, kako točno gremo zganjati orkane, da bi nabiral svojo energijo?
Izzivi so očitni. Široke milje, ki se tvorijo v odprtem oceanu, z meandirnimi gosenicami, ki redko dvakrat zadenejo isto območje obale, ni enostavno ali celo zaželeno, da se na poti močnejšega orkana zataknemo po mobilni vetrni elektrarni. Namesto tega se nekateri raziskovalci trudijo za sisteme za ustvarjanje električne energije, ki lahko vzdržijo orkanske sile, vendar lahko izkoristijo tudi povečan potencial moči, ko nevihta zaide.
Eden od načinov je bil premislek o sami vetrnici. Na Japonskem je CNN poročal o preoblikovanju skupnega ventilatorja za podjetnika, da bi odpravil ranljive rezila. Atsushi Shimizu, ustanovitelj energetskega zagona Challenergy, je zgradil elegantno zasnovo v obliki jajčnega mehanizma z navpičnimi rezili, zasutimi med zgornjo in spodnjo ploščadjo, ki so zasnovani tako, da prenesejo nasilne japonske japonske vrste. Zasnova Shimizu je zmožna vrtenja v katero koli smer, a tudi zategovanja navzdol za regulacijo hitrosti obračanja turbine, ki ustreza japonskim nepredvidljivim vzorcem vetra, hkrati pa preprečuje škodo zaradi nenadzorovanega vrtenja.
Prvi terenski prototip je bil nameščen na Okinavi leta 2016. Turbina naj bi bila sposobna zajeti energijo iz vrtečih se dvižnih sil močnih vetrov, znanih kot Magnusove sile, pa tudi z ravnimi vetrovi. Toda Challenergy na svojem spletnem mestu poroča, da še nimajo ocen za proizvodnjo električne energije in maksimalno vzdržne vetrove.
Običajne turbine z lopaticami se morajo med nevihtami zakleniti, da se ustavi proizvodnja energije. Močne nevihte z močnim vetrom lahko katastrofalno odpovejo, če mehanizem zaklepanja odpove, kot se je to zgodilo z eno turbino leta 2011 v mestu Ayrshire v Angliji.
Drugi so zasnovali vetrne turbine z vertikalno osjo, vendar poznana sorta vodoravnih osi z dolgimi rezili ostaja standard zaradi svoje cenovne dostopnosti in učinkovitosti.
Arindam Gan Chowdhury in njegova ekipa preizkušajo svoj Aerodinamični sistem za ublažitev in napajanje (AMPS) s to vizualizacijo pretoka s pomočjo dima in gramoza. (Arindam Gan Chowdhury) V Miamiju Arindam Gan Chowdhury vodi laboratorij za vetrove v Mednarodnem raziskovalnem centru za orkane na Univerzi Florida. Ta "Wall of Wind", sestavljen iz banke 12 ventilatorjev, ki jih poganja motor s 700 konjskimi močmi, lahko ustvari hitrost do 157 milj na uro, kar ustreza orkanu kategorije 5. Raziskava Chowdhuryja se osredotoča predvsem na blažitev vetrovnih vplivov na zgradbe, vendar je nedavni projekt dodal novo dimenzijo: ustvarjanje energije ob hkratnem motenju škodljivih vetrov.
Skupaj z inženirjem strojništva FIU Andresom Tremanteom je Chowdhury razvil sistem vijačnih turbin, ki jih je mogoče namestiti na celotno dolžino strehe ali žlebov stavbe. Poimenovan AMPS, za Aerodynamic Mitigation and Power System dolgi raztežaji turbin motijo močne vrtince zraka, ki jih ustvarjajo močni vetrovi, ko udarijo v zgradbo in potujejo navzgor in čez linijo strehe. Ti vrtinci so odgovorni za večino poškodb strehe, odtrgajo strešnike in skodle ter omogočajo vstop dežja in celo sesanje streh takoj od stavb, saj ustvarjajo dvig navzgor vzdolž ostrih robov struktur.
"Ne poskušamo ukrotiti orkanov, " pravi Chowdhury. »Zmanjšanje vpliva vetra na zgradbe je naše prvo merilo. Ko pa to počnemo, smo si mislili, zakaj ne bi ustvarili dinamičnega nečesa, kar bi lahko pretrgalo ta veter in ga tudi spremenilo v prijatelja, ki proizvaja zeleno energijo. "
Njegova vizija tehnologije, ki ima nerešen patent, je, da jo je mogoče uporabiti za bolj trajnostne posamezne zgradbe, hkrati pa tudi za zmanjšanje škode, ki jo povzročijo kateri koli viharji, kjer koli v državi. Čeprav še vedno izvajajo preizkuse sistema, Chowdhury pravi, da naj bi turbine celo pomagale zmanjšati škodo zaradi vetra v bližini sistemov tornadov (vendar verjetno ne v neposrednem zadetku). Chowdhury pravi, da bi elektrika, ki jo je napajal bodisi v občinskem omrežju, bodisi napolnila sistem baterij, podoben tistim, ki že obstajajo za sončne panele, brez težav napajala majhen hladilnik, mobilni telefon, prenosni računalnik in več lučk za nekaj dni.
"Vsaka zgradba mora biti čim bolj samozadostna, " pravi. "Ljudje morajo biti pripravljeni na kakršno koli katastrofo in biti sposobni oskrbovati svojo energijo, namesto da bi se zanašali na električno energijo."
Kot poroča Chowdhury, lahko AMPS ustvari dodatne količine energije celo iz vseprisotnih vetrov, pet do sedem kilometrov na uro, ki se podnevi in ponoči pojavljajo po vsem planetu.
Več velikih strešnih podjetij je že izrazilo zanimanje za možnost trženja koncepta, dodaja in skupaj s sodelavci sodeluje z arhitekti, da bi iznašli estetsko privlačne zasnove, ki bi izboljšale linijo strehe.
Ocean Power Technologies 'PB3 PowerBuoy je postavljen ob obali New Jerseyja (Ocean Power Technologies) 
V zalivu Kaneohe v bazi morskih korpusov Havaji ob obali Oahua se morsko življenje vrti okoli sidra na morskem dnu PowerBuoy, ki služi kot umetni greben. (Ocean Power Technologies) 
Buja v celoti napolni z valovitim delovanjem odvečno energijo kot toploto, morda spodbuda za ribe in druge morske obiskovalce, da bi se skrivali v bližini. (Ocean Power Technologies) Orkanski vetrovi niso močni in sami po sebi škodujejo, hkrati pa ustvarjajo nevarnosti, kjer kopno sreča morje, v obliki velikih valov. Eno podjetje s sedežem v New Jerseyju se je iz prve roke moralo prepričati, kako so se valovi z energijo valov izvajali med orkanom Irene leta 2011, z nekaj obetavnimi namigi, da lahko velikanski valovi, ki jih povzročajo orkani in tajfuni, nekega dne zagotovijo večjo moč, ko preidejo skozi.
Deborah Montagna, podpredsednica razvoja poslov in projektov za Ocean Power Technologies, pravi, da ima podjetje PB3 PowerBuoys stalno moč energije za polnjenje baterij, ki lahko shranijo od 44 do 150 kilovatnih ur. V obdobjih popolne umirjenosti je to dovolj energije, da lahko nekaj dni, na katero je priključen, napajamo nekaj dni, odvisno od potrebnih moči tega elementa. Ko je baterija popolnoma napolnjena, se odvečna energija sprosti kot toplota, za katero Montagna pravi, da je morsko življenje še posebej všeč.
Leta 2011, ko je orkan Irene divjal po vzhodni obali, so se ameriški mornarici in domovinski varnosti Ocean Power ves čas spraševali, ali bo podjetje prineslo svoj 10.000-tonski testni vzpon, ki se nahaja ob obali New Jerseyja pred nevihto. Ne, družba je rekla: želimo ga pustiti tam in videti, kaj se zgodi.
V normalnih razmerah bo boje pošiljal urna poročila o svoji proizvodnji električne energije in drugi analitiki - in to je nadaljeval po vsej Ireni.
"Nenehno smo prejemali popolna poročila o njegovi uspešnosti in vse skupaj smo proizvajali moč prek orkana Irene, " pravi Montagna. "Če bi imeli graf, bi na dan nevihte lahko videli velik skok v proizvodnji električne energije. Zasnovali smo ga za preživetje 100-letne nevihte, vendar nikoli ne veste, kdaj se bo to pokazalo. "
Podjetje je leta 2010 sodelovalo z mornarico na Havajih, da bi pokazalo, kako so boje lahko priklenjene v zemeljska elektroenergetska omrežja, vendar se je pri navedbah pomanjkanja popolnoma zrele tehnologije v zadnjem času bolj osredotočila na pridobivanje moči na zahtevo za aplikacije na morju, kot so naftne ploščadi, raziskovalna plovila ali podvodna oprema za spremljanje.
V Miamiju Chowdhury pravi, da Matthew ni povzročil nobene škode na zgradbah, toda 100 kilometrov na uro vetrovi so na tisoče uničili moč. Ljudje nenehno preizkušajo teorije, da ublažijo ali nabirajo energijo orkanov, vendar se do zdaj še ni nič umirilo.
"Svojim učencem rečem, namesto da bi se igrali s orkanom, zakaj ne bi zgradili stvari, ki so pametnejše in bolj odporne?"
