Kako destruktivne prirodne pojave odlaze, uragani su i među teškim težinama. Ako ne za vjetrove koji nastaju naletima i rezultirajuće krhotine projektila, onda je za masovne poplave koje nastaju kad neko napravi pad i odustane, uragan je gadan posao. Samo pitajte stanovnike obalnih Karolina i Džordžije ovaj tjedan kako se izvlače iz vikenda uragana Matthew.
Povezani sadržaj
- Mogu li vjetroelektrane na moru zapravo isprazniti kišu od uragana?
- Zašto NOAA još uvijek šalje pilote uraganima?
U pogledu energije koja se skladišti i oslobađa, uragani spakiraju veliki udarac. Vaša "prosječna" tropska ciklona može otpustiti ekvivalent od 600 teravata energije, s četvrtinom posto energije kao vjetar; velika većina energije u uraganu je u obliku topline koja se skladišti i oslobađa kada se vodena para kondenzira u kišu.
Dakle, iako je vjetar samo mali dio ukupne proizvodnje uragana, on i dalje stvara ogromne količine energije: oko 1, 5 teravat-ata, ili nešto više od četvrtine trenutno svjetskog ukupnog proizvodnog kapaciteta od 5, 25 teravata. Vjetar iz samo jedne oluje je zlatni rudnik čiste energije.
Ali kao i moja dječja predodžba da bi se svjetski energetski problemi mogli riješiti jednostavnim puštanjem ogromnog produžnog kabela prema suncu, kako se točno može progoniti uragane kako bi ubirali energiju?
Izazovi su očigledni. Široke milje, formirajući se na otvorenom oceanu, s vijugavim tragovima koji rijetko dva puta pogode isto područje obale, nije jednostavno ili čak poželjno spustiti se na pokretnu vjetroelektranu stazom urastanja uragana. Umjesto toga, neki istraživači ciljaju na non-stop sustave za proizvodnju električne energije koji mogu izdržati sile uragana, ali oni također mogu iskoristiti povećani potencijal snage kada pogodi oluja.
Jedan od pristupa bio je preispitivanje same vjetroturbine. U Japanu, CNN je izvijestio o redizajnu zajedničkog poduzetnika za uklanjanje ranjivih lopatica. Atsushi Shimizu, osnivač energetskog pokretanja Challenergy, izgradio je gladak dizajn „jaja za ubacivanje jaja“ s vertikalnim noževima zašivenim između gornje i donje platforme koji je dizajniran da izdrži jake tajфу Japana. Sposoban za okretanje u bilo kojem smjeru, ali isto tako i zatezanje za regulaciju broja okretaja turbine, Shimizuov dizajn prilagođava japanskim nepredvidljivim obrascima vjetra, a istovremeno sprečava štetu uzrokovanu nekontroliranom rotacijom.
Prvi prototip polja instaliran je na Okinawi 2016. Turbina je navodno u stanju hvatati energiju iz rotirajućih sila podizanja jakih vjetrova, poznatih kao Magnusove sile, kao i izravnih vjetrova. No Challenergy na svojoj web stranici izvještava da još nemaju procjene o proizvodnji energije i maksimalno izdržljivim vjetrovima.
Konvencionalne turbine s lopaticama moraju se zaključati za vrijeme oluje, zaustavljajući proizvodnju energije. Obilne oluje s jakim vjetrovima mogu uzrokovati da katastrofalno propadnu ako mehanizam za zaključavanje ne uspije, kao što se dogodilo s jednom turbinom 2011. godine u Ayrshireu u Engleskoj.
Drugi su dizajnirali vjetrenjače s vertikalnom osi, ali poznata raznolikost vodoravnih osi s dugim noževima i dalje ostaje standard zbog njihove pristupačne cijene i učinkovitosti.
Arindam Gan Chowdhury i njegov tim testiraju svoj Aerodinamički sustav ublažavanja i napajanja (AMPS) ovom vizualizacijom protoka pomoću dima i šljunka. (Arindam Gan Chowdhury) U Miamiju, Arindam Gan Chowdhury vodi laboratoriju za vjetrove u Međunarodnom centru za istraživanje uragana na Sveučilištu Florida. Sastoji se od banke od 12 obožavatelja, a svaki pokreće motor snage 700 konjskih snaga, ovaj "Zidni vjetar" može stvoriti oluje i do 157 milja na sat, što je ekvivalent uraganu kategorije 5. Chowdhuryjevo istraživanje usredotočeno je prije svega na ublažavanje utjecaja vjetra na zgrade, no nedavni projekt dodao je novu dimenziju: proizvodnja električne energije uz ometanje štetnih vjetrova.
Zajedno s FIU inženjerom strojarstva Andresom Tremanteom, Chowdhury je osmislio sustav turbina nalik na vijak koji se može montirati po cijeloj dužini streha ili oluka zgrade. Nazvan AMPS, za Aerodinamičko ublažavanje i elektroenergetski sustav, duge dionice turbina prekidaju snažne vrtloge zraka koje stvaraju jaki vjetrovi dok udaraju u zgradu i kreću se gore i preko linije krova. Ovi vrtlozi odgovorni su za većinu oštećenja krova, uklanjanje pločica i šindra i omogućavanje ulaska kiše, pa čak i usisavanje krovova od zgrade, jer stvaraju uzlazno podizanje uz oštre rubove konstrukcija.
"Ne pokušavamo ukrotiti uragane", kaže Chowdhury. „Smanjenje utjecaja vjetra na zgrade je naš prvi kriterij. No dok smo to radili, pomislili smo: zašto ne stvorimo nešto dinamično, što taj vjetar može slomiti i pretvoriti u prijatelja koji proizvodi zelenu energiju. "
Njegova vizija tehnologije koja ima patentni postupak na čekanju je da se ona može upotrijebiti za postizanje više održivosti pojedinih zgrada, istovremeno smanjujući štetu koja nastaje od bilo koje razine oluje, bilo gdje u zemlji. Iako još uvijek rade testove na sustavu, Chowdhury kaže da bi turbine čak trebale pomoći u smanjenju štete od vjetrova u blizini sustava tornada (ali vjerojatno ne u izravnom udaru). A napajanjem električne energije u gradskoj mreži ili punjenjem kućanskih baterijskih sustava sličnih onima koji već postoje za solarne panele, Chowdhury kaže da bi električna energija stvorena iz jednog doma tijekom oluje na razini nestanka lako mogla napajati mali hladnjak, mobitel, laptop i nekoliko svjetala za pregršt dana.
"Svaka zgrada mora biti što je moguće samostalnija", kaže on. "Ljudi moraju biti spremni na bilo kakvu katastrofu i biti u stanju opskrbiti se vlastitom energijom, umjesto da se oslanjaju na električnu energiju."
AMPS može proizvesti dodatnu količinu energije čak i od sveprisutnih vjetrova od pet do sedam milja na sat koji se danju i noću javljaju na čitavoj planeti, prema Chowdhuryju.
Nekoliko velikih krovnih tvrtki već je izrazilo interes za komercijalizaciju koncepta, dodaje, a on i njegovi kolege surađuju s arhitektima kako bi osmislili estetski atraktivne dizajne koji bi poboljšali liniju krova.
Ocean Power Technologies 'PB3 PowerBuoy postavljen uz obalu New Jerseyja (Ocean Power Technologies) 
U zaljevu Kaneohe u bazi morskih korpusa na Havajima, uz obalu Oahua, morski život djeluje oko sidra na morskom dnu PowerBuoy-a, koja služi kao umjetni greben. (Ocean Power Technologies) 
Kad se u potpunosti napuni djelovanjem valova, pluta ispušta višak energije kao toplinu, možda poticaj za ribe i ostale morske posjetitelje da vrebaju u blizini. (Ocean Power Technologies) Uraganski vjetrovi nisu moćni i sami po sebi štetni, ali stvaraju i opasnosti tamo gdje se zemlja susreće s morem, u obliku velikih valova. Jedna kompanija sa sjedištem u New Jerseyju trebala je iz prve ruke svjedočiti kako su njezine plutače s energijom valova nastupile tijekom uragana Irene iz 2011. godine, s nekim obećavajućim nagovještajima da divovski valovi generirani uraganima i tajfunima jednog dana mogu pružiti pojačanu snagu kada prođu.
Deborah Montagna, potpredsjednica poslovnog i razvojnog projekta za Ocean Power Technologies, kaže kako tvrtka PB3 PowerBuoys ima mogućnost kontinuirane proizvodnje energije za punjenje baterija koje mogu spremiti od 44 do 150 kilovat sati. Tijekom razdoblja potpune smirenosti, to je dovoljno energije za napajanje svega na što je povezan nekoliko dana, ovisno o potrebama ovog predmeta. Kad se baterija potpuno napuni, višak energije se oslobađa kao toplina, što Montagna kaže da morski život osobito uživa.
Tijekom 2011. godine, kada je uragan Irene dizao istočnu obalu, partneri američke mornarice i domovinske sigurnosti Ocean Powera neprestano su pitali hoće li tvrtka donijeti testni plutač od 10 000 tona smješten uz obalu New Jerseyja prije oluje. Ne, tvrtka je rekla: želimo je ostaviti vani i vidjeti što se događa.
U normalnim uvjetima, plutača će slati satne izvještaje o svojoj proizvodnji energije i drugim analitičkim prilozima - i to je nastavila raditi diljem Irene.
"Stalno smo dobivali cjelovita izvješća o njegovim performansama, a činili smo i proizvodnju energije kroz uragan Irene", kaže Montagna. "Da imamo grafikon, mogli biste vidjeti veliki skok u proizvodnji električne energije na dan oluje. Dizajnirali smo ga kako bi preživjeli stogodišnju oluju, ali nikad ne znate kada će se to pojaviti. "
Tvrtka je surađivala s Ratnom mornaricom na Havajima 2010. godine kako bi demonstrirala kako plugovi mogu biti priključeni na zemaljske elektroenergetske mreže, ali navodeći nedostatak potpuno zrele tehnologije, tvrtka se u posljednje vrijeme više fokusirala na proizvodnju snage na zahtjev za aplikacije na moru, poput naftnih postrojenja, istraživačkih brodova ili opreme za podmorski nadzor.
U Miamiju, Chowdhury kaže da Matthew nije nanio nikakvu štetu građevinama, ali vjetrovi od 100 milja na sat otisnuli su snagu tisućama. Ljudi nastavljaju testirati teorije kako bi prigušili ili prikupili energiju uragana, ali do sada se ništa nije riješilo.
"Kažem svojim studentima, umjesto da se pokušaju igrati s uraganom, zašto ne bi izgradili stvari koje su pametnije i otpornije?", Kaže on.
