Hävitavate loodusnähtuste lähenedes on orkaanid raskekaalu hulgas. Kui mitte tuuleenergia tuule ja sellest tuleneva mürsu prahi jaoks, siis tohutu üleujutuse korral, mis tekib siis, kui inimene maandub maapinnale ja kukub välja, on orkaan vastik töö. Lihtsalt küsige sel nädalal rannikualade Carolinas ja Gruusia elanikelt, kuna nad viivad end orkaani Matthewi nädalavahetuse uputusest välja.
Seotud sisu
- Kas avamere tuulepargid võiksid orkaanide vihma tegelikult pähe lasta?
- Miks saadab NOAA endiselt piloote orkaanidesse?
Salvestatud ja vabastatud energia osas pakivad orkaanid tohutu mulguse. Teie “keskmine” troopiline tsüklon võib vabastada 600 teravatist energiat, veerand protsenti sellest kui tuulest; valdav enamus orkaani energiast salvestub soojuse kujul ja eraldub veeauru kondenseerudes vihmaks.
Ehkki tuul on vaid väike osa orkaani koguenergiast, toodab see siiski tohutul hulgal energiat: umbes 1, 5 teravatti ehk veidi üle veerandi kogu praegusest elektrienergia genereerimisvõimsusest, mis on 5, 25 teravatit. Vaid ühe tormi tuul on puhta energia kullakaevandus.
Kuid nagu minu enda lapsemeelne arusaam, et maailma energiaprobleeme saaks lahendada lihtsalt päikese kätte tohutu pikendusjuhtme abil, kuidas täpselt minnakse orkaanide järele, et oma energiat koguda?
Väljakutsed on ilmsed. Miilide laiune, moodustades avatud ookeanis, koos looklevate radadega, mis harva tabavad sama rannikuala kaks korda, pole liikuva tuulepargi raputamine kopsaka orkaani jaoks lihtne ega isegi soovitav. Mõned teadlased on selle asemel võtnud eesmärgiks ööpäevaringsed elektritootmissüsteemid, mis taluvad orkaani jõudusid, kuid mis saavad ära kasutada ka suurenenud energiapotentsiaali tormi puhkedes.
Üks lähenemisviis on olnud tuuleturbiini enda ümbermõtestamine. Jaapanis teatas CNN ühe ettevõtja ühise ventilaatori ümberkujundamisest, et kõrvaldada haavatavad terad. Energeetikaettevõtte Challenergy asutaja Atsushi Shimizu ehitas klanitud, „munapeksja” stiilis kujunduse, ülemise ja alumise platvormi vahele asetatud vertikaalsete labadega, mis on mõeldud vastu pidama Jaapani vägivaldsetele taifuunidele. Shimizu on võimeline kummaski suunas pöörama, aga ka turbiini pöördekiiruse reguleerimiseks pingutatud. Shimizu disain arvestab Jaapani ettearvamatute tuulemustritega, vältides samal ajal ka kontrollimatu pöörlemise põhjustatud kahjustusi.
Esimene välja prototüüp paigaldati Okinawasse 2016. aastal. Turbiin suudab väidetavalt koguda energiat nii tugevate tuulte pöörlevate tõstejõudude, tuntud kui Magnuse jõud, kui ka sirgjooneliste tuulte jaoks. Kuid Challenergy teatas oma veebisaidil, et neil pole veel elektrienergia tootmist ja maksimaalset püsivat tuult prognoositud.
Tavalised labadega turbiinid tuleb tormide ajal lukustada, peatades energiatootmise. Suure tuulega tugevad tormid võivad lukustusmehhanismi rikke korral põhjustada nende katastroofilisi rikkeid, nagu juhtus ühe turbiiniga 2011. aastal Ayrshire'is, Inglismaal.
Teised on projekteerinud vertikaalteljelised tuuleturbiinid, kuid pikkade labadega horisontaaltelje tuttav variant jääb nende taskukohasuse ja tõhususe tõttu standardiks.
Arindam Gan Chowdhury ja tema meeskond katsetavad oma aerodünaamilist leevendus- ja toitesüsteemi (AMPS) selle voolu visualiseerimisega suitsu ja kruusa abil. (Arindam Gan Chowdhury) Miamis juhib Arindam Gan Chowdhury Florida rahvusvahelise ülikooli rahvusvahelise orkaani uurimiskeskuse tuulelaborit. Koosnedes 12 ventilaatorist koosnevast pangast, millest igaüks töötab 700-hobujõulisel mootoril, võib see „Tuule sein” tekitada tuule kiirust kuni 157 miili tunnis, mis on samaväärne 5. kategooria orkaaniga. Chowdhury teadustöö keskendub peamiselt hoonete tuulekahjude leevendamisele, kuid hiljutine projekt lisas uue mõõtme: elektritootmine, kahjustades samas kahjulikke tuuli.
Koos FIU mehaanikainsener Andres Tremantega töötas Chowdhury välja kruvikujuliste turbiinide süsteemi, mida saab paigaldada hoone räästa või vihmaveerennide kogupikkusele. AMPS-iks dubleeritud, aerodünaamilise leevenduse ja toitesüsteemi jaoks katkestavad turbiinide pikad lõigud tugevate tuulte tekitatava õhu võimsad keerised, kui nad löövad hoonesse ja liiguvad üle katusejoone. Need keerised põhjustavad enamiku katusekahjustusi, rebenevad plaadid ja katusesindlid ning võimaldavad vihma sattuda ja isegi katustel imbuvad hoonete juurest katustele, kuna need loovad ehitise teravatele veeristele ülespoole tõusu.
"Me ei ürita orkaane taltsutada, " ütleb Chowdhury. „Hoonete tuule mõju vähendamine on meie esimene kriteerium. Kuid seda tehes mõtlesime, et miks mitte luua midagi dünaamilist, mis suudab selle tuule murda ja muuta selle ka sõbraks, kes toodab rohelist energiat. ”
Tema visioon tehnoloogiast, millel on veel patent, on see, et seda saab kasutada üksikute hoonete säästvamaks muutmiseks, vähendades ühtlasi tormide tekitatavat kahju ükskõik millises riigis. Chowdhury sõnul peaksid turbiinid süsteemiga endiselt katsetama, kuid peaksid isegi aitama vähendada tornaadosüsteemide lähedal tekkivate tuulte tekitatavaid kahjusid (kuid tõenäoliselt mitte otsese löögi korral). Ja toites elektrienergiat olmevõrku või laadides koduakusüsteeme, mis on sarnased päikesepaneelide jaoks juba olemasolevatega, võib Chowdhury sõnul elektrienergia, mille üks kodu tekitab elektrikatkestustaseme tormi ajal, hõlpsalt väikese külmiku, mobiiltelefoni, sülearvuti ja mitu tuld peotäis päevi.
"Iga hoone peab olema võimalikult iseseisev, " ütleb ta. "Inimesed peavad olema valmis igasugusteks katastroofideks ja suutma võrku genereeritud energiale lootmise asemel oma energiaga varustada."
Chowdhury andmetel suudab AMPS genereerida täiendavat energiat isegi üldlevinud viis kuni seitse miili tunnis tuulest, mis esinevad päeval ja öösel kogu planeedil.
Mitmed suured katuseettevõtted on juba väljendanud huvi kontseptsiooni kommertsialiseerimise võimaluse vastu, lisab ta ning ta teeb koos kolleegidega koostööd arhitektidega, et tulla välja esteetiliselt atraktiivsete kavanditega, mis parandaksid katusejoont.
New Jersey ranniku lähedal kasutusele võetud Ocean Power Technologiesi PB3 PowerBuoy (Ocean Power Technologies) 
Kaneohe lahes Hawaii merejalaväebaasi baasis Oahu ranniku lähedal keerleb mereelu PowerBuoy merepõhja ankru ümber, mis on kunstliku riffi osa. (Ocean Power Technologies) 
Kui laev on täielikult laetud, tühjendab poi liigse energia soojusena, mis võib olla kaladele ja teistele merekülastajatele stiimul läheduses varitsemiseks. (Ocean Power Technologies) Orkaanituuled pole iseenesest võimsad ja kahjulikud, kuid tekitavad ka suurte lainetena ohte seal, kus maa kohtub merega. Üks New Jerseys asuv ettevõte sai esmakordselt pealtnägijaks, kuidas tema laineenergiapoid toimusid orkaani Irene ajal 2011. aastal, koos mõnede paljutõotavate vihjetega, et orkaanide ja taifuunide tekitatud hiiglaslikud lained võivad ühel päeval nende läbimisel võimu suurendada.
Ocean Power Technologiesi äri- ja projektiarenduse asepresident Deborah Montagna ütleb, et ettevõtte PB3 PowerBuoys on võime pidevalt genereerida elektrienergiat akude laadimiseks, mis mahutavad 44 kuni 150 kilovatt-tundi. Täieliku rahuliku seisundi ajal on see piisavalt energiat, et varustada toite kõigega, millega on ühendatud mitu päeva, sõltuvalt selle seadme energiavajadusest. Kui aku on täielikult laetud, eraldub soojusena liigne energia, mis Montagna sõnul näib mereelust eriti rõõmu pakkuvat.
2011. aastal, kui orkaan Irene oli idapoolse mereplatsi kallale tõusnud, küsisid Ocean Poweri USA mereväe ja koduturvalisuse partnerid pidevalt, kas ettevõte tooks tormi ette New Yorgi kaldal asuva 10 000-tonnise proovipoja. Ei, ettevõte ütles: tahame selle sinna jätta ja vaadata, mis juhtub.
Tavalistes tingimustes saadab poi tunniaruandeid oma energiatootmise ja muude analüüside kohta - ja seda tehti kogu Ireeni ajal.
"Saime pidevalt selle toimivuse kohta täielikke aruandeid ja tootsime kogu orkaani Irene kaudu energiat, " räägib Montagna. „Kui meil oleks graafik, näeksite tormi päeval suurt energiatootmise hüpet. Me kavandasime selle 100-aastase tormi ületamiseks, kuid kunagi ei või teada, millal see ilmub. ”
Ettevõte tegi 2010. aastal koostööd Hawaii mereväega, et näidata, kuidas poid saab maapealsetesse elektrivõrkudesse ühendada, kuid viidates täielikult küpsenud tehnoloogia puudumisele, on ettevõte keskendunud viimasel ajal rohkem tellitava energia genereerimisele merel kasutatavate rakenduste jaoks, nagu naftapuurplatvormid, uurimislaevad või merealused seireseadmed.
Miamis ütles Chowdhury, et Matthew ei põhjustanud hoonetele kahju, kuid sealsed 100 miili tunnis puhunud tuuled andsid tuhandetele jõu ära. Inimesed katsetavad orkaanide energia summutamiseks või koristamiseks teooriaid, kuid seni pole midagi sellist juhtunud.
"Ütlen oma õpilastele, et proovida orkaaniga mängida, miks mitte ehitada nutikamaid ja vastupidavamaid asju?" Ütleb ta.
