Καθώς καταστρέφονται τα φυσικά φαινόμενα, οι τυφώνες είναι μεταξύ των μεγάλων βαρών. Αν όχι για τους ανέμους που προκαλούν φρενίτιδα και τα προκύπτοντα συντρίμμια των βλημάτων, τότε για τις τεράστιες πλημμύρες που προκύπτουν όταν κάποιος φτάσει στην ξηρά και σταματήσει, ένας τυφώνας είναι ένα άσχημο κομμάτι εργασίας. Απλά ρωτήστε τους κατοίκους των παραθαλάσσιων Καρολίνων και Γεωργίας αυτή την εβδομάδα, καθώς ξετυλίγονται από τον κατακλυσμό Σαββατοκύριακου του τυφώνα Ματθαίου.
σχετικό περιεχόμενο
- Θα μπορούσαν οι υπεράκτιες αιολικές γεωργικές εκμεταλλεύσεις να καταστρέψουν την βροχή από τους τυφώνες;
- Γιατί η NOAA εξακολουθεί να στέλνει πιλότους σε τυφώνες;
Από την άποψη της ενέργειας που αποθηκεύεται και απελευθερώνεται, οι τυφώνες παίζουν μια τεράστια γροθιά. Ο "μέσος" τροπικός κυκλώνας σας μπορεί να απελευθερώσει το ισοδύναμο των 600 terawatts ενέργειας, με το ένα τέταρτο του ποσοστού αυτού να είναι ο άνεμος. η συντριπτική πλειοψηφία της ενέργειας σε έναν τυφώνα είναι υπό τη μορφή θερμότητας που αποθηκεύεται και απελευθερώνεται καθώς ο υδρατμός συμπυκνώνεται στη βροχή.
Έτσι, ενώ ο άνεμος είναι μόνο ένα μικρό μέρος της συνολικής ενεργειακής απόδοσης ενός τυφώνα, εξακολουθεί να παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας: περίπου 1, 5 terawatts, ή λίγο πάνω από το ένα τέταρτο της παγκόσμιας τρέχουσας συνολικής ηλεκτρικής παραγωγής ισχύος 5, 25 terawatts. Ο άνεμος από μια μόνο καταιγίδα είναι χρυσωρυχείο καθαρού ενεργειακού.
Αλλά, όπως και η παιδική μου αντίληψη ότι θα μπορούσε κανείς να λύσει τα ενεργειακά προβλήματα του κόσμου απλά τρέχοντας ένα τεράστιο καλώδιο επέκτασης στον ήλιο, πώς ακριβώς πηγαίνει κανείς να κυνηγάει τους τυφώνες για να συγκομίσουν την ενέργειά τους;
Οι προκλήσεις είναι προφανείς. Μεγάλα χιλιόμετρα, που σχηματίζονται στον ανοιχτό ωκεανό, με διαδρομές με σκάλες που σπάνια χτυπάνε την ίδια περιοχή της ακτής δύο φορές, δεν είναι απλό ή ακόμα και επιθυμητό να πετάξουμε κάτω από ένα κινητό αιολικό πάρκο στο δρόμο ενός ξαφνικού τυφώνα. Αντίθετα, ορισμένοι ερευνητές στοχεύουν σε συστήματα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος όλο το εικοσιτετράωρο που μπορούν να αντέξουν τις δυνάμεις των τυφώνων, αλλά μπορούν επίσης να επωφεληθούν από την αύξηση του δυναμικού ενέργειας όταν χτυπήσει μια καταιγίδα.
Μια προσέγγιση ήταν η επανεξέταση της ίδιας της ανεμογεννήτριας. Στην Ιαπωνία, το CNN ανέφερε τον επανασχεδιασμό ενός κοινού επιχειρηματία από τον κοινό ανεμιστήρα για την εξάλειψη των ευάλωτων λεπίδων. Ο Atsushi Shimizu, ιδρυτής της εκκίνησης ενέργειας Challenergy, δημιούργησε ένα κομψό σχεδιασμό στυλ "beater beater", με κατακόρυφες λεπίδες μεταξύ των ανώτερων και κατώτερων πλατφορμών που έχουν σχεδιαστεί για να αντέχουν τους βίαιους τύφους της Ιαπωνίας. Μπορούν να γυρίσουν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση αλλά και να στραφούν για να ρυθμίσουν την ταχύτητα στροφών του στροβίλου, ο σχεδιασμός του Shimizu φιλοξενεί τα απρόβλεπτα πρότυπα ανέμου της Ιαπωνίας, ενώ παράλληλα προλαμβάνει τις ζημιές που προκαλούνται από την ανεξέλεγκτη περιστροφή.
Το πρώτο πρωτότυπο τομέα εγκαταστάθηκε στην Οκινάουα το 2016. Ο στρόβιλος φέρεται ότι είναι σε θέση να συλλάβει ενέργεια από τις περιστρεφόμενες δυνάμεις ανύψωσης ισχυρών ανέμων, γνωστών ως δυνάμεις Magnus, καθώς και ευθεία ανέμους. Ωστόσο, η Challenergy αναφέρει στον ιστοχώρο της ότι δεν έχουν ακόμη εκτιμήσεις για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και τους μέγιστους ανέμους.
Οι συμβατικοί στρόβιλοι πρέπει να κλειδώνονται κατά τη διάρκεια των καταιγίδων, αναστέλλοντας την παραγωγή ενέργειας. Οι βαρύτατες καταιγίδες με μεγάλους ανέμους μπορεί να τους προκαλέσουν καταστροφική αποτυχία εάν αποτύχει ο μηχανισμός ασφάλισης, όπως συνέβη με έναν στρόβιλο το 2011 στο Ayrshire της Αγγλίας.
Άλλοι έχουν σχεδιάσει ανεμογεννήτριες κατακόρυφου άξονα, αλλά η γνωστή ποικιλία οριζόντιου άξονα με μακριές λεπίδες παραμένει το πρότυπο λόγω της προσιτότητας και της αποδοτικότητάς τους.
Ο Arindam Gan Chowdhury και η ομάδα του δοκιμάζουν το Aerodynamic Mitigation and Power System (AMPS) με αυτή την απεικόνιση της ροής χρησιμοποιώντας τον καπνό και το χαλίκι. (Αρίινταμ Γκαν Τσοουφούρι) Στο Μαϊάμι, ο Arindam Gan Chowdhury τρέχει ένα εργαστήριο αιολικής ενέργειας στο Διεθνές Κέντρο Έρευνας του Τυφώνα στο Διεθνές Πανεπιστήμιο της Φλόριντα. Αποτελούμενο από μια δεξαμενή 12 οπαδών, η κάθε μία με κινητήρα 700 ίππων, αυτό το "Τείχος του ανέμου" μπορεί να δημιουργήσει θύελλες μέχρι και 157 μίλια την ώρα, το ισοδύναμο ενός τυφώνα της κατηγορίας 5. Η έρευνα της Chowdhury επικεντρώνεται κυρίως στην άμβλυνση των επιπτώσεων των αιολικών συστημάτων στα κτίρια, αλλά ένα πρόσφατο έργο προσέθεσε μια νέα διάσταση: παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, διακόπτοντας παράλληλα τους καταστροφικούς ανέμους.
Μαζί με τον μηχανικό μηχανικό FIU Andres Tremante, ο Chowdhury επινόησε ένα σύστημα βιδωτών στροβίλων που μπορούν να τοποθετηθούν σε όλο το μήκος των στεκαριών ή των υδρορροών του κτιρίου. Ονομάζεται AMPS, για το Aerodynamic Mitigation and Power System, τα μεγάλα τμήματα των στροβίλων διακόπτουν τις ισχυρές δίνες του αέρα που παράγονται από δυνατούς ανέμους, καθώς χτυπούν ένα κτίριο και ταξιδεύουν πάνω και πάνω από την οροφή. Αυτές οι δίνες είναι υπεύθυνες για την πλειοψηφία των ζημιών στη στέγη, σπάζουν τα κεραμίδια και τους βότσαλα και επιτρέπουν τη βροχή να εισέρχεται και ακόμη και να απορροφούν τις στέγες δεξιά από τα κτίρια, καθώς δημιουργούν μια ανύψωση προς τα πάνω κατά μήκος των αιχμηρών περιθωρίων.
"Δεν προσπαθούμε να δαμάσουμε τυφώνες", λέει ο Chowdhury. "Η μείωση της επίδρασης ανέμου στα κτίρια είναι τα πρώτα μας κριτήρια. Όμως, καθώς το κάνουμε αυτό, σκεφτήκαμε γιατί να μην δημιουργήσουμε κάτι δυναμικό που να μπορεί να σπάσει αυτόν τον άνεμο και να το μετατρέψει σε φίλο που παράγει πράσινη ενέργεια ».
Το όραμά του για την τεχνολογία, το οποίο έχει εκκρεμή δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, είναι ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καταστήσει πιο αειφόρο τα μεμονωμένα κτήρια, ενώ παράλληλα μειώνει τις ζημιές που προκαλούν από οποιοδήποτε επίπεδο καταιγίδας, οπουδήποτε στη χώρα. Αν και εξακολουθούν να εκτελούν δοκιμές στο σύστημα, ο Chowdhury λέει ότι οι στρόβιλοι θα πρέπει να συμβάλλουν στη μείωση των ζημιών από τους ανέμους κοντά σε συστήματα ανεμοστρόβιλων (αλλά πιθανότατα όχι σε άμεσο χτύπημα). Και τροφοδοτώντας την ηλεκτρική ενέργεια είτε σε ένα δημοτικό δίκτυο είτε φορτίζοντας συστήματα οικιακής μπαταρίας παρόμοιες με εκείνες που υπάρχουν ήδη για ηλιακούς συλλέκτες, ο Chowdhury λέει ότι η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται από ένα σπίτι κατά τη διάρκεια μίας καταιγίδας που προκαλεί σκουπίδια μπορεί εύκολα να τροφοδοτήσει ένα μικρό ψυγείο, κινητό τηλέφωνο, και πολλά φώτα για μια χούφτα μέρες.
"Κάθε κτίριο πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο αυτόνομο", λέει. "Οι άνθρωποι πρέπει να είναι έτοιμοι για κάθε είδους καταστροφή και να είναι σε θέση να εφοδιάζουν τη δική τους ενέργεια αντί να στηρίζονται σε ενέργεια που παράγεται από το δίκτυο".
Το AMPS μπορεί να παράγει συμπληρωματικές ποσότητες ενέργειας ακόμη και από τους πανταχού παρόντες, πέντε έως επτά μίλια ανά ώρα ανέμους που συμβαίνουν τη νύχτα και τη νύχτα σε ολόκληρο τον πλανήτη, σύμφωνα με τον Chowdhury.
Πολλές μεγάλες εταιρείες στεγών έχουν ήδη εκφράσει ενδιαφέρον για τη δυνατότητα εμπορικής εκμετάλλευσης της έννοιας, προσθέτει, και αυτός και οι συνεργάτες του συνεργάζονται με αρχιτέκτονες για να βρουν ελκυστικά σχέδια αισθητικής που θα ενισχύσουν την οροφή.
Το Ocean Power Technologies PB3 PowerBuoy εγκαταστάθηκε στα ανοικτά των ακτών του New Jersey (Ocean Power Technologies) 
Στον κόλπο Kaneohe στη βάση της θαλάσσιας βάσης της Χαβάης στα ανοικτά των ακτών του Oahu, η θαλάσσια ζωή ζωντανεύει γύρω από ένα άγκυρο του βυθού PowerBuoy, το οποίο χρησιμεύει ως τεχνητό ύφαλο. (Ocean Power Technologies) 
Όταν φορτίζεται πλήρως από την ενέργεια των κυμάτων, ο σημαντήρας απορροφά την υπερβολική ενέργεια ως θερμότητα, ίσως ένα κίνητρο για ψάρια και άλλους θαλάσσιους επισκέπτες να κρύβονται κοντά. (Ocean Power Technologies) Οι άνεμοι των τυφώνων δεν είναι ισχυροί και επιβλαβείς για τον εαυτό τους, αλλά δημιουργούν επίσης κινδύνους όπου η γη συναντά τη θάλασσα, με τη μορφή μεγάλων κυμάτων. Μια εταιρεία με έδρα το Νιου Τζέρσεϋ έδειξε να δει από πρώτο χέρι πώς οι κυματοειδείς δίαυλοι που εκτελούσαν κατά τη διάρκεια του τυφώνα Irene του 2011, με μερικές υποσχόμενες υποδείξεις ότι τα γιγάντια κύματα που παράγονται από τυφώνες και τυφώνες μπορεί κάποια μέρα να δώσουν ενισχύσεις στην εξουσία όταν περνούν.
Η Deborah Montagna, αντιπρόεδρος της επιχειρηματικής δραστηριότητας και ανάπτυξης έργων για την Ocean Power Technologies, λέει ότι τα PB3 PowerBuoys της εταιρείας έχουν τη δυνατότητα να παράγουν συνεχώς ενέργεια για να φορτίζουν μπαταρίες που μπορούν να αποθηκεύσουν από 44 έως 150 κιλοβατώρες. Κατά τη διάρκεια περιόδων πλήρους ηρεμίας, αυτή είναι αρκετή ενέργεια για να παρέχει ισχύ σε οτιδήποτε συνδέεται με για αρκετές ημέρες, ανάλογα με τις απαιτήσεις ισχύος αυτού του στοιχείου. Όταν η μπαταρία είναι πλήρως φορτισμένη, η πλεονάζουσα ενέργεια απελευθερώνεται ως θερμότητα, την οποία ο Montagna λέει ότι η θαλάσσια ζωή φαίνεται να απολαμβάνει.
Το 2011, όταν ο τυφώνας Ειρήνη έτρεξε στην ανατολική ακτή, οι Αμερικανοί ναυτικοί της Ocean Power και Homeland Security συνέχισαν να ρωτούν αν η εταιρεία θα έφερνε στον δοκιμαστικό ιστό τους 10.000 τόνων που βρίσκεται έξω από την ακτή του Νιου Τζέρσεϊ μπροστά από την καταιγίδα. Όχι, η εταιρεία είπε: θέλουμε να την αφήσουμε εκεί έξω και να δούμε τι θα συμβεί.
Υπό κανονικές συνθήκες, ο σημαντήρας θα στέλνει ωριαίες αναφορές για την παραγωγή ενέργειας και για άλλες αναλύσεις - και συνέχισε να το κάνει σε όλη την Ειρήνη.
"Εξακολουθήσαμε να λαμβάνουμε πλήρεις αναφορές σχετικά με τις επιδόσεις της, και δημιουργήσαμε ενέργεια εξ ολοκλήρου μέσω του τυφώνα Irene", λέει ο Montagna. "Εάν είχαμε ένα γράφημα, θα μπορούσατε να δείτε ένα μεγάλο άλμα στην παραγωγή ενέργειας την ημέρα της καταιγίδας. Σχεδιάσαμε αυτό για να επιβιώσουμε από την 100ετή καταιγίδα, αλλά ποτέ δεν ξέρεις πότε θα εμφανιστεί. "
Η εταιρεία συνεργάστηκε με το Πολεμικό Ναυτικό στη Χαβάη το 2010 για να καταδείξει πώς οι γερανοί θα μπορούσαν να συνδεθούν σε επίγεια δίκτυα ηλεκτρικού ρεύματος, αλλά αναφερόμενος στην έλλειψη πλήρους ωρίμανσης της τεχνολογίας, η εταιρεία επικεντρώθηκε πρόσφατα περισσότερο στην παραγωγή ισχύος κατά παραγγελία για εφαρμογές στη θάλασσα, όπως πετρελαιοφόρα σκάφη, ερευνητικά σκάφη ή εξοπλισμό υποθαλάσσιου ελέγχου.
Στο Μαϊάμι, Chowdhury λέει ότι ο Ματθαίος δεν προκάλεσε καμία ζημία σε κτίρια, αλλά οι άνεμοι 100 μίλια-μία ώρα δεν υπάρχει νοκ-άουτ εξουσία σε χιλιάδες. Οι άνθρωποι συνεχίζουν να δοκιμάζουν τις θεωρίες για να επιβραδύνουν ή να τροφοδοτούν την ενέργεια των τυφώνων, αλλά μέχρι στιγμής, τίποτα δεν έχει ξεκαθαρίσει.
«Λέω στους μαθητές μου, αντί να προσπαθεί να παίξει με τον τυφώνα, γιατί να μην χτίσει τα πράγματα που είναι πιο έξυπνη και πιο ανθεκτικά;», λέει.
