Jak ničí přírodní jevy, hurikány patří mezi těžké váhy. Pokud tomu tak není pro větrné síly větru a výsledné projektilní trosky, pak pro obrovské záplavy, ke kterým dochází, když člověk dělá landfall a stání ven, hurikán je ošklivá práce. Jen se zeptejte tento týden obyvatelů pobřežních Carolinas a Gruzie, když se vyhnali z víkendového záplavy hurikánu Matthew.
Související obsah
- Mohl by větrné farmy na moři vlastně udeřit déšť z hurikánů?
- Proč NOAA stále posílá piloty do hurikánů?
Pokud jde o uloženou a uvolněnou energii, hurikány sbírají obrovský úder. Váš „průměrný“ tropický cyklón by mohl uvolnit ekvivalent 600 terawattů energie, se čtvrtinou procenta jako vítr; drtivá většina energie v hurikánu je ve formě tepla uloženého a uvolněného jako vodní pára kondenzuje do deště.
Takže zatímco vítr je jen malou částí celkového energetického výkonu hurikánu, stále produkuje obrovské množství energie: kolem 1, 5 terawattů, nebo jen něco přes čtvrtinu současné světové kapacity pro výrobu elektřiny 5, 25 terawattů. Vítr z jedné bouře je zlatý důl čisté energie.
Ale stejně jako moje vlastní dětská představa, že by člověk mohl vyřešit energetické problémy světa pouhým spuštěním obrovského prodlužovacího kabelu na slunce, jak přesně se dá pronásledovat hurikány, aby sbírali svou energii?
Výzvy jsou zřejmé. Míle široké, tvořící se v otevřeném oceánu, s meandrovitými stopami, které dvakrát zřídka zasáhnou stejnou oblast pobřeží, není jednoduché ani dokonce žádoucí zabodnout mobilní větrnou farmu na cestu hurikánu. Místo toho někteří vědci usilují o nepřetržité systémy výroby elektřiny, které vydrží hurikánové síly, ale které mohou také využít zvýšeného energetického potenciálu, když bouře zasáhne.
Jedním z přístupů bylo přehodnocení samotné větrné turbíny. V Japonsku CNN informovala o redesignu společného ventilátoru jednoho podnikatele s cílem odstranit zranitelné lopatky. Atsushi Shimizu, zakladatel energetické spouštěcí společnosti Challenergy, postavil elegantní design ve stylu „vaječného šlehače“ se svislými lopatkami vloženými mezi horní a dolní plošiny, které jsou navrženy tak, aby vydržely násilné tajfúny Japonska. Konstrukce Shimizu, schopná otáčet se v obou směrech, ale také ji zpřísnit, aby regulovala rychlost otáčení turbíny, přizpůsobuje japonské nepředvídatelné větrné vzorce a zároveň brání poškození způsobenému nekontrolovanou rotací.
První prototyp pole byl nainstalován v Okinawě v roce 2016. Turbína je údajně schopna zachytit energii z rotujících zvedacích sil silných větrů, známých jako Magnusovy síly, stejně jako přímých větrů. Společnost Challenergy však na svých webových stránkách uvádí, že zatím nemají odhady výroby energie a maximálního trvalého větru.
Běžné lopatkové turbíny musí být během bouřek uzavřeny a zastavit výrobu energie. Silné bouře s velkým větrem mohou způsobit jejich selhání katastroficky, pokud dojde k selhání blokovacího mechanismu, jak se to stalo s jednou turbínou v roce 2011 v anglickém Ayrshire.
Jiní navrhli větrné turbíny s vertikální osou, ale známá varianta horizontální osy s dlouhými lopatkami zůstává standardem kvůli jejich cenové dostupnosti a účinnosti.
Arindam Gan Chowdhury a jeho tým testovali jejich aerodynamický mitigační a energetický systém (AMPS) pomocí této vizualizace toku pomocí kouře a štěrku. (Arindam Gan Chowdhury) V Miami provozuje Arindam Gan Chowdhury větrnou laboratoř v Mezinárodním výzkumném centru pro hurikán na Floridě. Tento „Wall of Wind“, který tvoří banka 12 fanoušků, z nichž každý je poháněn motorem o výkonu 700 koní, může generovat bouře až 157 mil za hodinu, což odpovídá hurikánu kategorie 5. Výzkum Chowdhury se zaměřuje především na zmírnění dopadů větru na budovy, ale nedávný projekt přidal novou dimenzi: výrobu energie při narušení škodlivých větrů.
Spolu s mechanickým inženýrem FIU Andresem Tremantem navrhl Chowdhury systém šroubovitých turbín, které lze namontovat na celou délku okapů nebo okapů budovy. Jmenovaný AMPS, pro aerodynamický mitigační a energetický systém, dlouhé úseky turbín narušují silné víry vzduchu vytvářeného silnými větry, když dopadnou na budovu a cestují nahoru a přes střechu. Tyto víry jsou zodpovědné za většinu poškození střechy, vytrhávání obkladů a šindelů a umožnění vstupu deště, a dokonce sání střech přímo z budov, protože vytvářejí vzestup nahoru podél ostrých okrajů struktur.
"Nesnažíme se krotit hurikány, " říká Chowdhury. „Snižování vlivu větru na budovy je naším prvním kritériem. Ale když to děláme, mysleli jsme si, proč nevytvářet něco dynamického, co může tento vítr rozbít a také z něj udělat přítele, který produkuje zelenou energii. “
Jeho vizí pro technologii, která má patent čekající na vyřízení, je to, že ji lze použít k tomu, aby se jednotlivé budovy staly udržitelnější a zároveň se snižovalo poškození způsobené jakoukoli bouří kdekoli v zemi. Přestože stále testují systém, Chowdhury říká, že turbíny by měly dokonce pomoci snížit poškození způsobené větry v blízkosti tornádových systémů (ale pravděpodobně ne v přímém zásahu). A díky dodávce elektřiny do městské sítě nebo nabíjení domácích bateriových systémů podobných těm, které již existují pro solární panely, Chowdhury říká, že elektřina vyrobená jedním domovem během bouře na úrovni výpadku může snadno napájet malou ledničku, mobilní telefon, notebook a několik světel na pár dní.
"Každá budova musí být co nejvíce soběstačná, " říká. "Lidé musí být připraveni na jakoukoli katastrofu a být schopni dodávat svou vlastní energii, místo aby spoléhali na energii generovanou sítí."
AMPS může podle Chowdhury generovat dodatečné množství energie i z všudypřítomných pěti až sedmi mil za hodinu, které se vyskytují ve dne v noci na celé planetě.
Několik velkých zastřešujících společností již projevilo zájem o možnost komercializovat tento koncept, dodává, a on a jeho kolegové spolupracují s architekty na tom, aby přišli s esteticky přitažlivými designy, které by posílily střechu.
Ocean Power Technologies 'PB3 PowerBuoy nasazený u pobřeží New Jersey (Ocean Power Technologies) 
V zátoce Kaneohe na základně Marine Corps na Havaji u pobřeží Oahu se mořský život hemží kolem kotvy mořského dna PowerBuoy, která slouží jako něco jako umělý útes. (Ocean Power Technologies) 
Když je bóje plně nabita vlnou, vypouští přebytečnou energii jako teplo, což je možná pobídka pro ryby a další mořské návštěvníky, aby číhali poblíž. (Ocean Power Technologies) Hurikán větry nejsou mocné a škodlivé samy o sobě, ale také vytvářejí nebezpečí, kde se země setká s mořem, ve formě velkých vln. Jedna společnost se sídlem v New Jersey se na vlastní oči dozvěděla, jak se její bóje s vlnovou energií hrály během hurikánu Irene v roce 2011, s některými slibnými náznaky, že obří vlny generované hurikány a tajfuny mohou jednoho dne poskytnout vzestup síly, když projdou.
Deborah Montagna, viceprezidentka pro rozvoj podnikání a projektů pro Ocean Power Technologies, říká, že PB3 PowerBuoys společnosti jsou schopny nepřetržitě vyrábět energii pro nabíjení baterií, které mohou ukládat 44 až 150 kilowatthodin. Během období naprostého klidu je to dostatečné množství energie k tomu, aby poskytovala energii všemu, k čemu je připojena, několik dní, v závislosti na požadavcích na energii dané položky. Když je baterie plně nabitá, uvolňuje se přebytečná energie jako teplo, což Montagna říká, že mořský život se zvláště těší.
V roce 2011, když hurikán Irene hrabal na východním pobřeží, se američtí námořní partneři Ocean Power a Homeland Security stále ptali, zda by společnost před bouří přinesla testovací bóje 10 000 tun umístěné mimo břeh New Jersey. Ne, společnost řekla: chceme to tam nechat a zjistit, co se stane.
Za normálních podmínek by bóje posílala hodinové zprávy o své výrobě energie a dalších analýzách - a tak to dělalo celou Irene.
"Stále jsme dostávali úplné zprávy o jeho výkonu a my jsme generovali energii po celou dobu hurikánu Irene, " říká Montagna. "Kdybychom měli graf, v den bouře byste mohli vidět velký skok ve výrobě energie." Navrhli jsme to tak, aby přežilo 100letou bouři, ale nikdy nevíte, kdy se to ukáže. “
Společnost spolupracovala s námořnictvem na Havaji v roce 2010, aby ukázala, jak lze bóje zapojit do pozemních energetických sítí, ale s odvoláním na nedostatek plně vyzrálé technologie se společnost nedávno zaměřila více na výrobu energie na vyžádání pro aplikace na moři, jako jsou ropné plošiny, výzkumné lodě nebo zařízení pro sledování podmořských oblastí.
V Miami, Chowdhury říká, že Matthew nezpůsobil žádné škody na budovách, ale větry na 100 mil za hodinu vyhodily tisíce energie. Lidé stále testují teorie, aby tlumili nebo sklízeli energii hurikánů, ale zatím se nic nevyslovilo.
"Říkám svým studentům, místo abych se snažil hrát s hurikánem, proč stavět věci, které jsou chytřejší a odolnější?" Říká.
