Наука

Можем ли да уловим енергия от ураган? | Иновация

С разрушителните природни явления ураганите са сред тежките тежести. Ако не за силните ветрове и произтичащите от тях отломки от снаряди, то за масивното наводнение, което се получава, когато човек се суши и спре, ураганът е неприятна работа. Просто попитайте жителите на крайбрежните Каролина и Джорджия тази седмица, докато се изтласкват от потопа от урагана Матю през уикенда.

По отношение на енергията, съхранявана и освободена, ураганите нанасят огромен удар. Средният ви тропически циклон може да освободи еквивалента на 600 теравата енергия , с четвърт процента от това като вятър; по-голямата част от енергията при ураган е под формата на топлина, съхранявана и отделяна, когато водните пари се кондензират в дъжд.



Така че, докато вятърът е само малка част от общата енергийна мощност на урагана, той все още генерира огромни количества енергия: около 1,5 теравата, или малко над една четвърт от общия електрически генериращ капацитет от 5,25 теравата в света. Вятърът само от една буря е златна мина с чиста енергия.



Но подобно на моето собствено детско схващане, че човек може да реши енергийните проблеми в света, просто като прекара огромен удължителен кабел към слънцето, как точно човек започва да гони ураганите, за да събере енергията си?

Предизвикателствата са очевидни. Мили в ширина, образуващи се в открития океан, с криволичещи пътеки, които рядко удрят два пъти една и съща зона на брега, не е просто или дори желателно да се спусне мобилен вятърен парк по пътя на тромавия ураган. Вместо това някои изследователи се стремят към денонощни системи за производство на електроенергия, които могат да издържат на ураганни сили, но които също могат да се възползват от увеличения потенциал на мощността, когато буря все пак нападне.



Един от подходите е преосмисляне на самата вятърна турбина. В Япония, CNN съобщава на редизайн на един предприемач на обикновения вентилатор за премахване на уязвимите лопатки. Atsushi Shimizu, основател на енергийния стартъп Challenergy, изгради елегантен дизайн в стил за разбиване на яйца, с вертикални остриета, поставени между горната и долната платформа, които са проектирани да издържат на насилствените тайфуни в Япония. Способен да се завърти в двете посоки, но също така да бъде затегнат, за да регулира скоростта на завъртане на турбината, дизайнът на Shimizu отговаря на непредсказуемите модели на вятъра в Япония, като същевременно предотвратява щетите, причинени от неконтролирано въртене.

Първият прототип на полето е инсталиран в Окинава през 2016 г. Твърди се, че турбината е в състояние да улавя енергия от въртящите се вдигащи сили на силни ветрове, известни като сили на Магнус, както и от прави ветрове. Но Challenergy докладва за него уебсайт че все още нямат прогнози за производство на енергия и максимално устойчиви ветрове.

Конвенционалните лопаткови турбини трябва да бъдат блокирани по време на бури, като това спира производството на енергия. Силните бури с силен вятър могат да доведат до катастрофални катастрофи при отказ на заключващия механизъм, както се случи с такъв турбина през 2011 г. в Ayrshire, Англия.



Други са проектирали вятърни турбини с вертикална ос, но познатото разнообразие с хоризонтални оси с дълги лопатки остава стандарт поради тяхната достъпност и ефективност.

AMPS.jpg

Arindam Gan Chowdhury и неговият екип тестват своята система за аеродинамично смекчаване и захранване (AMPS) с тази визуализация на потока, използвайки дим и чакъл.(Arindam Gan Chowdhury)

В Маями, Ариндам Ган Чоудхури ръководи лаборатория за вятър в Международния център за изследвания на ураганите във Флорида. Състои се от група от 12 вентилатора, всеки захранван от мотор от 700 конски сили, това Стена на вятъра може да генерира бури до 157 мили в час, еквивалентно на ураган от категория 5. Изследванията на Chowdhury се фокусират предимно върху смекчаването на въздействието на вятъра върху сградите, но неотдавнашен проект добави ново измерение: генериране на енергия, като същевременно разрушава вредните ветрове.

кога започна робството в американските колонии

Заедно с машинен инженер на FIU Андрес Треманте , Chowdhury създаде система от винтови турбини, които могат да бъдат монтирани по цялата дължина на стрехите или улуците на сградата. Наречен AMPS, за аеродинамично смекчаване и енергийна система, дългите участъци на турбините прекъсват мощните вихри на въздуха, генерирани от силен вятър, когато удрят сграда и се придвижват нагоре и над линията на покрива. Тези водовъртежи са отговорни за по-голямата част от повредите на покрива, разкъсват керемиди и херпес зостер и позволяват на дъжда да влезе и дори изсмукват покривите от сградите, тъй като създават повдигане нагоре по острите полета на конструкциите.

Не се опитваме да укротим ураганите, казва Чоудъри. Намаляването на ефекта от вятъра върху сградите е нашият първи критерий. Но докато правим това, си помислихме, защо да не създадем нещо динамично, което може да разбие този вятър и също така да го превърне в приятел, който произвежда зелена енергия.

Визията му за технологията, която има висящ патент , е, че може да се използва, за да направи отделните сгради по-устойчиви, като същевременно намалява щетите, които те причиняват от всяко ниво на буря, навсякъде в страната. Въпреки че тепърва провеждат тестове на системата, Чоудъри казва, че турбините дори трябва да помогнат за намаляване на щетите от ветрове в близост до торнадо системи (но вероятно не в пряк удар). И като захранва електричество или в общинска мрежа, или зарежда системи за домашни батерии, подобни на тези, които вече съществуват за слънчеви панели, Чоудъри казва, че електричеството, генерирано от един дом по време на буря на ниво затъмнение, може лесно да захранва малък хладилник, мобилен телефон, лаптоп и няколко светлини за шепа дни.

Всяка сграда трябва да бъде максимално самодостатъчна, казва той. Хората трябва да са готови за всякакъв вид катастрофа и да могат да доставят собствена енергия, вместо да разчитат на генерирана от мрежата енергия.

AMPS може да генерира допълнителни количества енергия дори от вездесъщите ветрове от пет до седем мили в час, които се появяват денем и нощем по цялата планета, според Чоудхури.

Няколко големи покривни компании вече са изразили интерес към възможността да комерсиализират концепцията, добавя той и той и колегите му работят с архитекти, за да измислят естетически атрактивни дизайни, които биха подобрили покривната линия.

PB3 PowerBuoy на Ocean Power Technologies е разположен край бреговете на Ню Джърси(Ocean Power Technologies)

В залива Kaneohe в базата на морския корпус на Хаваите край бреговете на Оаху морският живот кипи около котва на морското дъно PowerBuoy, която служи като нещо като изкуствен риф.(Ocean Power Technologies)

Когато е напълно зареден с вълново действие, шамандурата отделя излишната енергия като топлина, може би стимул за рибите и другите морски посетители да дебнат наблизо.(Ocean Power Technologies)

Ураганните ветрове не са силни и вредни сами по себе си, но също така създават опасности, когато земята се среща с морето, под формата на големи вълни. Една компания, базирана в Ню Джърси, трябва да се убеди от първа ръка как нейните буйове с енергията на вълната се представят по време на урагана 'Айрин' през 2011 г., с някои обещаващи намеци, че гигантските вълни, генерирани от урагани и тайфуни, може един ден да дадат тласък на мощност, когато преминат.

Дебора Монтаня , вицепрезидент по бизнес и разработване на проекти за Ocean Power Technologies , казва, че PB3 PowerBuoys на компанията имат способността непрекъснато да генерират енергия за зареждане на батерии, които могат да съхраняват от 44 до 150 киловат часа. По време на периоди на пълно спокойствие това е достатъчно енергия, за да осигури захранване на всичко, към което е свързано в продължение на няколко дни, в зависимост от изискванията за мощност на този елемент. Когато батерията е напълно заредена, излишната енергия се отделя като топлина, на която Montagna казва, че морският живот особено се радва.

През 2011 г., когато ураганът Ирен разграждаше източното крайбрежие, американските военноморски сили и партньори на Националната сигурност на Ocean Power непрекъснато питаха дали компанията ще внесе своя 10 000-тонен тестов буй, разположен край брега на Ню Джърси преди бурята. Не, компанията каза: искаме да го оставим там и да видим какво ще се случи.

При нормални условия шамандурата изпращаше почасови отчети за генерирането на електроенергия и други анализи - и продължаваше да го прави в цяла Ирена.

Постоянно получавахме пълни доклади за неговото представяне и генерирахме енергия през урагана Ирена, казва Монтаня. Ако имахме графика, ще можете да видите голям скок в производството на електроенергия в деня на бурята. Проектирахме го, за да преживее 100-годишната буря, но никога не се знае кога ще се появи.

Компанията е работила с ВМС на Хавай през 2010 г., за да демонстрира как шамандурите могат да бъдат закачени в наземни електропреносни мрежи, но като се позовава на липсата на напълно узряла технология, наскоро компанията се фокусира повече върху генерирането на мощност при поискване за приложения в морето, като нефтени платформи, изследователски кораби или подводно оборудване за наблюдение.

Джон Смит и Покахонтас истинска история

В Маями Чоудъри казва, че Матю не е причинил никакви щети на сградите, но вятърът от 100 мили в час там е отказал мощност на хиляди. Хората продължават да тестват теории, за да намалят или събират енергията на ураганите, но досега нищо не се е развило.

Казвам на учениците си, вместо да се опитвам да си играя с урагана, защо не изградя неща, които са по-умни и по-издръжливи? той казва.



^