Når destruktive naturfænomener går, er orkaner blandt de tunge vægte. Hvis ikke for stormstyrkevindene og deraf resulterende projektilrester, så for den massive oversvømmelse, der resulterer, når man laver landfald og staller ud, er en orkan et grimt stykke arbejde. Bare spørg beboerne i de kystnære Carolinas og Georgien i denne uge, mens de slår sig ud fra orkanen Matthews weekendflod.
Relateret indhold
- Kunne havvindmølleparker faktisk sap regnen fra orkaner?
- Hvorfor sender NOAA stadig piloter til orkaner?
Med hensyn til energi, der er lagret og frigivet, pakker orkaner en enorm stempel. Din "gennemsnitlige" tropiske cyklon frigiver muligvis ækvivalentet med 600 terawatts energi med en fjerdedel af procenten af det som vind; langt de fleste af energien i en orkan er i form af varme, der opbevares og frigives, når vanddamp kondenseres til regn.
Så mens vinden kun er en lille del af en orkans samlede energiproduktion, genererer den stadig store mængder strøm: omkring 1, 5 terawatts, eller lidt over en fjerdedel af verdens nuværende samlede elektriske produktionskapacitet på 5, 25 terawatts. Vinden fra bare en storm er en guldmine af ren energi.
Men ligesom min egen, barnlige opfattelse af, at man kunne løse verdens energiproblemer ved blot at køre en enorm forlængerledning til solen, hvordan skal man nøjagtigt jage ned orkaner for at høste deres energi?
Udfordringerne er indlysende. Miles bred, der dannes i det åbne hav, med bugterende spor, der sjældent rammer det samme kystområde to gange, er det ikke enkelt eller endda ønskeligt at plumre ned en mobil vindmøllepark i stien til en lumrende orkan. I stedet sigter nogle forskere på døgnåbent elektricitetsproduktionssystemer, der kan modstå orkankræfter, men som også kan drage fordel af det øgede magtpotentiale, når en storm strejker.
Én tilgang har været en genovervejelse af selve vindmøllen. I Japan rapporterede CNN om en iværksæters redesign af den fælles ventilator for at eliminere de sårbare klinger. Atsushi Shimizu, grundlægger af energistart Challenergy, byggede et slankt "ægbeater" -styldesign med lodrette klinger klemt mellem øvre og nedre platforme, der er designet til at modstå Japans voldelige tyfoner. Shimizus design er i stand til at dreje i begge retninger, men også strammes ned for at regulere turbinens omdrejningshastighed. Den imødekommer Japans uforudsigelige vindmønstre og forhindrer også skader forårsaget af ukontrolleret rotation.
Den første feltprototype blev installeret i Okinawa i 2016. Turbinen er angiveligt i stand til at fange energi fra de roterende løftekræfter fra stærk vind, kendt som Magnus-kræfter, samt lige linievind. Men Challenergy rapporterer på sin hjemmeside, at de endnu ikke har estimater for kraftproduktion og maksimal vedvarende vind.
Konventionelle bladmøller skal låses ned under storme, der stopper energiproduktionen. Kraftige storme med høj vind kan få dem til at mislykkes katastrofalt, hvis låsemekanismen svigter, som det skete med en turbin i 2011 i Ayrshire, England.
Andre har designet vindmøller med lodret akse, men den velkendte vandrette aksesortiment med lange klinger forbliver standarden på grund af deres overkommelige priser og effektivitet.
Arindam Gan Chowdhury og hans team tester deres Aerodynamic Mitigation and Power System (AMPS) med denne flowvisualisering ved hjælp af røg og grus. (Arindam Gan Chowdhury) I Miami driver Arindam Gan Chowdhury et vindlaboratorium ved Florida International University's International Hurricane Research Center. Denne “Wall of Wind” består af en bank med 12 fans, som hver er drevet af en 700 hestekræfter, og kan generere storme op til 157 miles i timen, svarende til en orkan i kategori 5. Chowdhury's forskning fokuserer primært på at mindske vindpåvirkningen på bygninger, men et nyligt projekt tilføjede en ny dimension: kraftproduktion, mens den ødelægger vindskader.
Sammen med FIU-maskiningeniør Andres Tremante, udarbejdede Chowdhury et system af skruelignende turbiner, der kan monteres i hele længden af en bygnings takskyder eller tagrender. Døbt AMPS til Aerodynamic Mitigation and Power System, de lange strækninger af turbiner afbryder de kraftige virveler af luft genereret af stærk vind, når de rammer en bygning og rejser op og over taglinjen. Disse hvirveler er ansvarlige for størstedelen af tagskader, ripper fliser og helvedesild og tillader regn at komme ind, og endda suge tag lige ud af bygningerne, da de skaber et opadgående løft langs strukturenes skarpe margener.
”Vi prøver ikke at temme orkaner, ” siger Chowdhury. ”At reducere vindvirkningen på bygninger er vores første kriterier. Men mens vi gør det, tænkte vi, hvorfor ikke skabe noget, der er dynamisk, som kan bryde den vind og også gøre det til en ven, der producerer grøn energi. ”
Hans vision for teknologien, der har et verserende patent, er, at den kan bruges til at gøre individuelle bygninger mere bæredygtige og samtidig reducere skader, de påføres af ethvert stormniveau, hvor som helst i landet. Selvom de stadig kører test på systemet, siger Chowdhury, at møllerne endda skulle hjælpe med at reducere skader fra vinde nær tornadosystemer (men sandsynligvis ikke i et direkte hit). Og ved at tilføre elektricitet enten i et kommunalt net eller oplade hjemmebatterisystemer, der ligner dem, der allerede findes til solcellepaneler, siger Chowdhury, at elektriciteten, der genereres af et enkelt hjem under en storm med mørklægning, let kunne drive et lille køleskab, mobiltelefon, bærbar computer og flere lys i en håndfuld dage.
”Hver bygning skal være så selvforsynende som muligt, ” siger han. ”Folk er nødt til at være klar til enhver form for katastrofe og være i stand til at levere deres egen energi i stedet for at stole på net-genereret strøm.”
AMPS kan generere supplerende mængder af energi, selv fra de allestedsnærværende, fem til syv mil pr. Time vinde, der forekommer dag og nat over hele planeten, ifølge Chowdhury.
Flere store tagdækningsselskaber har allerede udtrykt interesse for muligheden for at kommercialisere konceptet, tilføjer han, og han og hans kolleger arbejder med arkitekter for at komme med et æstetisk attraktivt design, der ville forbedre taggrænsen.
Ocean Power Technologies 'PB3 PowerBuoy indsat ved kysten af New Jersey (Ocean Power Technologies) 
I Kaneohe-bugten ved Marine Corps Base Hawaii ud for Oahu-kysten vrimler det marine liv omkring et PowerBuoy-havbundsanker, der tjener som noget af et kunstigt rev. (Ocean Power Technologies) 
Når bøjen er fuldt opladet af bølgeforhold, udleder bøjen overskydende energi som varme, måske et incitament for fisk og andre marine besøgende til at lurer i nærheden. (Ocean Power Technologies) Orkanvindene er ikke kraftige og ødelægger i sig selv, men de skaber også farer, hvor landet møder havet, i form af store bølger. Et New Jersey-baseret firma blev bevidst om, hvordan dets bølgenergibøjer udførte sig i 2011's orkan Irene med nogle lovende antydninger om, at de gigantiske bølger, der genereres af orkaner og tyfoner, måske en dag giver magtforøgelser, når de passerer.
Deborah Montagna, vicepræsident for forretnings- og projektudvikling for Ocean Power Technologies, siger, at virksomhedens PB3 PowerBuoys har evnen til kontinuerligt at generere strøm til at oplade batterier, der kan opbevare fra 44 til 150 kilowattimer. I perioder med fuldstændig ro er det nok energi til at levere strøm til alt, hvad det er forbundet til i flere dage, afhængigt af strømforsyningskravene til det pågældende produkt. Når batteriet er fuldt opladet, frigives overskydende energi som varme, hvilket Montagna siger, at livet i havet især ser ud til at nyde.
I 2011, da orkanen Irene rykkede op på det østlige havbræt, spurgte Ocean Powers amerikanske flåde og Homeland Security partnere fortsat, om virksomheden ville bringe deres 10.000 ton testbøje placeret ud for New Jersey-kysten forud for stormen. Nej, virksomheden sagde: vi vil overlade det derude og se, hvad der sker.
Under normale forhold sendte bøjen times rapporter om sin kraftproduktion og andre analyser - og det fortsatte med at gøre det i hele Irene.
”Vi fik fortsat komplette rapporter om dens ydeevne, og vi genererede kraft gennem orkanen Irene, ” siger Montagna. ”Hvis vi havde en graf, ville du være i stand til at se et stort spring i strømproduktionen på stormdagen. Vi designet den til at overleve den 100-årige storm, men du ved aldrig, hvornår det dukker op. ”
Virksomheden arbejdede sammen med marinen på Hawaii i 2010 for at demonstrere, hvordan bøjerne kunne kobles til jordbaserede elnet, men med henvisning til mangel på fuldt modnet teknologi har virksomheden for nylig fokuseret mere på at generere on-demand-strøm til havsanvendelser, såsom olierigge, forskningsskibe eller undersøisk overvågningsudstyr.
I Miami siger Chowdhury, at Matthew ikke har forårsaget nogen skade på bygningerne, men de 100 mile-en-time-vinde der slog ud strømmen til tusinder. Folk tester fortsat teorier for at dæmpe eller høste orkanernes energi, men indtil videre har intet panoreret ud.
”Jeg fortæller mine elever, i stedet for at prøve at lege med orkanen, hvorfor ikke bygge ting, der er smartere og mere modstandsdygtige?” Siger han.
