Når destruktive naturfenomener går, er orkaner blant tungvekterne. Hvis ikke for kulingvindene og resulterende prosjektilrester, så for den enorme flommen som oppstår når man gjør landfall og stopper ut, er en orkan et stygt arbeid. Bare spør innbyggerne i kystene Carolinas og Georgia denne uken mens de snurrer seg ut fra orkanen Matteus helgefylle.
Relatert innhold
- Kunne offshore vindparker faktisk sap regnet fra orkaner?
- Hvorfor sender NOAA fortsatt piloter til orkaner?
Når det gjelder energi som er lagret og frigjort, pakker orkaner en enorm trøkk. Din "gjennomsnittlige" tropiske syklon kan frigjøre tilsvarer 600 terawatts energi, med en fjerdedel av det som vind; det store flertallet av energien i en orkan er i form av varme lagret og frigjort når vanndamp kondenseres til regn.
Så mens vind bare er en liten del av den samlede energiproduksjonen til en orkan, genererer den fortsatt store mengder kraft: rundt 1, 5 terawatts, eller litt over en fjerdedel av verdens nåværende totale elektriske generasjonskapasitet på 5, 25 terawatts. Vinden fra bare en storm er en gullgruve av ren energi.
Men som min egen barnlige forestilling om at man kunne løse verdens energiproblemer ganske enkelt ved å kjøre en enorm forlengelsessnor til solen, hvordan skal man egentlig jage ned orkaner for å høste energien sin?
Utfordringene er åpenbare. Miles bred, som dannes i det åpne hav, med slyngende spor som sjelden rammer det samme kystområdet to ganger, er det ikke enkelt eller til og med ønskelig å plunke ned en mobil vindpark i banen til en lumrende orkan. I stedet er det noen forskere som sikter døgnet rundt elektrisitetsproduksjonssystemer som tåler orkankrefter, men som også kan dra nytte av det økte kraftpotensialet når en storm streiker.
En tilnærming har vært en nytenkning av selve vindmøllen. I Japan rapporterte CNN om en entreprenørs redesign av den vanlige viften for å eliminere de sårbare bladene. Atsushi Shimizu, grunnlegger av energistart Challenergy, bygde en elegant, "egg beater" stil design, med vertikale blader klistret mellom øvre og nedre plattformer som er designet for å motstå Japans voldsomme tyfoner. Shimizus design er i stand til å snu i begge retninger, men også bli strammet ned for å regulere turbinens svingfrekvens. Den imøtekommer Japans uforutsigbare vindmønstre, samtidig som den forhindrer skader forårsaket av ukontrollert rotasjon.
Den første feltprototypen ble installert i Okinawa i 2016. Turbinen er angivelig i stand til å fange opp energi fra de roterende løftekreftene til sterk vind, kjent som Magnus-krefter, samt rettlinjevind. Men Challenergy melder på sin hjemmeside at de ikke har anslag ennå for kraftproduksjon og maksimal vedvarende vind.
Konvensjonelle bladet turbiner må låses ned under uvær og stoppe energiproduksjonen. Kraftig uvær med høy vind kan føre til at de svikter katastrofalt hvis låsemekanismen mislykkes, slik det skjedde med en turbin i 2011 i Ayrshire, England.
Andre har designet vindmøller med vertikal akse, men den velkjente horisontale aksesorten med lange kniver forblir standard på grunn av deres pris og effektivitet.
Arindam Gan Chowdhury og teamet hans tester deres Aerodynamic Mitigation and Power System (AMPS) med denne flytvisualiseringen ved bruk av røyk og grus. (Arindam Gan Chowdhury) I Miami driver Arindam Gan Chowdhury et vindlaboratorium ved Florida International Universitys internasjonale Hurricane Research Center. Denne “Wall of Wind” består av en bank på 12 fans, hver drevet av en 700 hestekrefter motor, og kan generere stormer på opptil 157 miles per time, tilsvarende en orkan i kategori 5. Chowdhurys forskning fokuserer først og fremst på å dempe vindpåvirkningen på bygninger, men et nylig prosjekt tilførte en ny dimensjon: kraftproduksjon samtidig som den ødelegger vindskader.
Sammen med FIU maskiningeniør Andres Tremante, utviklet Chowdhury et system med skruelignende turbiner som kan monteres i hele lengden på takets takrenner eller takrenner. Kalt AMPS, for aerodynamisk avbøtnings- og kraftsystem, avbryter de lange strekningene med turbiner de kraftige virvelene av luft generert av sterk vind når de slår mot en bygning og beveger seg opp og over taklinjen. Disse virvelene er ansvarlige for mesteparten av takskadene, ripper bort fliser og helvetesild og lar regn komme inn, og til og med suge tak rett utenfor bygningene når de skaper et løft oppover langs strukturenes skarpe marginer.
"Vi prøver ikke å temme orkaner, " sier Chowdhury. ”Å redusere vindeffekten på bygninger er våre første kriterier. Men mens vi gjør det, tenkte vi, hvorfor ikke lage noe som er dynamisk, som kan bryte den vinden og også gjøre det til en venn som produserer grønn energi. ”
Hans visjon for teknologien, som har et verserende patent, er at den kan brukes til å gjøre enkeltbygg mer bærekraftige og samtidig redusere skader de blir påført av et hvilket som helst stormnivå, hvor som helst i landet. Selv om de fortsatt kjører tester på systemet, sier Chowdhury at turbinene til og med skal bidra til å redusere skader fra vind i nærheten av tornadosystemer (men sannsynligvis ikke i direkte treff). Og ved å mate strøm enten i et kommunalt nett eller lade hjemmebatterisystemer som ligner de som allerede eksisterer for solcellepaneler, sier Chowdhury strømmen som genereres av et enkelt hjem under en storm med mørklagt nivå, lett kan føre til et lite kjøleskap, mobiltelefon, bærbar PC og flere lys i en håndfull dager.
"Hver bygning må være så selvforsynt som mulig, " sier han. "Mennesker må være klare for enhver form for katastrofe og kunne levere sin egen energi i stedet for å stole på nettgenerert kraft."
AMPS kan generere supplerende mengder kraft selv fra allestedsnærværende, fem til syv mil per time vind som oppstår dag og natt over hele planeten, ifølge Chowdhury.
Flere store takbedrifter har allerede uttrykt interesse for muligheten for å kommersialisere konseptet, legger han til, og han og kollegene jobber sammen med arkitekter for å komme med estetisk attraktive design som vil forbedre taklinjen.
Ocean Power Technologies 'PB3 PowerBuoy utplassert utenfor kysten av New Jersey (Ocean Power Technologies) 
I Kaneohe Bay ved Marine Corps Base Hawaii utenfor kysten av Oahu, vrimler det marine livet rundt et PowerBuoy havbunnsanker, som fungerer som noe av et kunstig rev. (Ocean Power Technologies) 
Når bøyen blir fulladet av bølgeaksjon, tømmer bøyen overflødig energi som varme, kanskje et incitament for fisk og andre marine besøkende til å lure i nærheten. (Ocean Power Technologies) Orkanvindene er ikke kraftige og skadelige i seg selv, men de skaper også farer der landet møter havet, i form av store bølger. Det ene New Jersey-baserte selskapet fikk være vitne til førstehånds hvordan bølgenergibøyene deres presterte i løpet av 2011s orkan Irene, med noen lovende hint om at gigantiske bølger generert av orkaner og tyfoner en dag kan gi kraftøkning når de passerer.
Deborah Montagna, visepresident for forretnings- og prosjektutvikling for Ocean Power Technologies, sier selskapets PB3 PowerBuoys har muligheten til kontinuerlig å generere strøm for å lade batterier som kan lagre fra 44 til 150 kilowattimer. I perioder med fullstendig ro, er det nok energi til å gi strøm til alt det er koblet til i flere dager, avhengig av strømkravene til den aktuelle varen. Når batteriet er fulladet, frigjøres overflødig energi som varme, noe Montagna sier at livet i havet ser ut til å glede seg over.
I 2011, da orkanen Irene raket opp det østlige havbrettet, fortsatte Ocean Power's amerikanske marinebaner og Homeland Security-partnere å spørre om selskapet ville ta inn sin 10.000 tonns testbøye som ligger utenfor New Jersey-kysten foran stormen. Nei, selskapet sa: vi vil la det være der ute og se hva som skjer.
Under normale forhold sendte bøyen en times rapporter om sin kraftproduksjon og annen analyse - og det fortsatte å gjøre det i hele Irene.
"Vi fikk stadig fullstendige rapporter om ytelsen, og vi genererte kraft gjennom orkanen Irene, " sier Montagna. “Hvis vi hadde hatt en graf, ville du kunne se et stort hopp i kraftproduksjonen på stormdagen. Vi designet den for å overleve den 100 år lange stormen, men du vet aldri når det dukker opp. ”
Selskapet jobbet sammen med marinen på Hawaii i 2010 for å demonstrere hvordan bøyene kunne kobles inn i bakkenett, men siterer mangel på full moden teknologi. Selskapet har nylig fokusert mer på å generere strøm til etterspørsel til havbruk, for eksempel oljerigger, forskningsskip eller overvåkningsutstyr til undersjøer.
I Miami sier Chowdhury at Matthew ikke har forårsaket noen skade på bygninger, men vindene på 100 kilometer en time slo derimot strøm til tusenvis. Folk fortsetter å teste teorier for å dempe eller høste orkaners energi, men så langt har ingenting pantert ut.
"Jeg forteller elevene mine, i stedet for å prøve å leke med orkanen, hvorfor ikke bygge ting som er smartere og mer motstandsdyktige?" Sier han.
