Mentre i fenomeni naturali distruttivi vanno, gli uragani sono tra i pesi massimi. Se non per i venti di burrasca e i risultanti detriti di proiettili, quindi per le massicce inondazioni che si verificano quando si fa un atterraggio e si blocca, un uragano è un brutto lavoro. Basta chiedere agli abitanti delle Carolinas costiere e della Georgia questa settimana mentre si stanno scatenando dal diluvio del weekend dell'uragano Matthew.
Contenuto relativo
- I parchi eolici offshore potrebbero effettivamente inondare la pioggia dagli uragani?
- Perché NOAA invia ancora piloti negli uragani?
In termini di energia immagazzinata e rilasciata, gli uragani hanno un pugno enorme. Il tuo ciclone tropicale "medio" potrebbe rilasciare l'equivalente di 600 terawatt di energia, con un quarto di percento di quello come vento; la stragrande maggioranza dell'energia in un uragano è sotto forma di calore immagazzinato e rilasciato quando il vapore acqueo si condensa in pioggia.
Quindi, sebbene il vento sia solo una piccola parte della produzione complessiva di energia di un uragano, genera ancora enormi quantità di energia: circa 1, 5 terawatt, o poco più di un quarto della capacità di generazione elettrica totale attuale del mondo di 5, 25 terawatt. Il vento di una sola tempesta è una miniera d'oro di energia pulita.
Ma come la mia idea infantile che uno potrebbe risolvere i problemi energetici del mondo semplicemente eseguendo un'enorme prolunga verso il sole, come si fa esattamente a cacciare gli uragani per raccogliere la loro energia?
Le sfide sono ovvie. A miglia di distanza, formandosi in un oceano aperto, con piste tortuose che raramente colpiscono due volte la stessa area della costa, non è semplice o addirittura desiderabile immergersi in un parco eolico mobile lungo il percorso di un uragano in tempesta. Invece, alcuni ricercatori puntano su sistemi di generazione di elettricità 24 ore su 24 in grado di resistere alle forze degli uragani, ma che possono anche trarre vantaggio dall'aumento del potenziale di potenza quando si verifica una tempesta.
Un approccio è stato un ripensamento della stessa turbina eolica. In Giappone, la CNN ha riferito della riprogettazione di un imprenditore del fan comune per eliminare le pale vulnerabili. Atsushi Shimizu, fondatore della startup energetica Challenergy, ha realizzato un elegante design in stile "frullino per le uova", con pale verticali inserite tra le piattaforme superiore e inferiore progettate per resistere ai violenti tifoni del Giappone. In grado di girare in entrambe le direzioni ma anche di essere serrato per regolare la velocità di rotazione della turbina, il design di Shimizu è in grado di adattarsi ai modelli di vento imprevedibili del Giappone, evitando al contempo danni causati da una rotazione incontrollata.
Il primo prototipo di campo è stato installato a Okinawa nel 2016. La turbina è presumibilmente in grado di catturare energia dalle forze di sollevamento rotanti di forti venti, conosciute come forze Magnus, nonché da venti di linea retta. Ma Challenergy riporta sul suo sito Web che non hanno ancora stime per la generazione di energia e per i venti massimi sostenuti.
Le turbine a pale convenzionali devono essere bloccate durante le tempeste, arrestando la produzione di energia. Forti tempeste con forti venti possono farli fallire catastroficamente se il meccanismo di blocco fallisce, come è accaduto con una turbina nel 2011 nell'Ayrshire, in Inghilterra.
Altri hanno progettato turbine eoliche ad asse verticale, ma la familiare varietà ad asse orizzontale con pale lunghe rimane lo standard per la loro convenienza ed efficienza.
Arindam Gan Chowdhury e il suo team testano il loro sistema di mitigazione e potenza aerodinamica (AMPS) con questa visualizzazione del flusso usando fumo e ghiaia. (Arindam Gan Chowdhury) A Miami, Arindam Gan Chowdhury gestisce un laboratorio eolico presso il Centro di ricerca sugli uragani della Florida International University. Composto da una banca di 12 fan, ciascuno alimentato da un motore da 700 cavalli, questo "Muro di Vento" può generare tempeste fino a 157 miglia all'ora, l'equivalente di un uragano di Categoria 5. La ricerca di Chowdhury si concentra principalmente sulla mitigazione degli impatti del vento sugli edifici, ma un recente progetto ha aggiunto una nuova dimensione: la generazione di energia mentre interrompe i venti dannosi.
Insieme all'ingegnere meccanico della FIU Andres Tremante, Chowdhury ha ideato un sistema di turbine a vite che possono essere montate per l'intera lunghezza della grondaia o della grondaia di un edificio. Soprannominato AMPS, per la mitigazione aerodinamica e il sistema di alimentazione, i lunghi tratti di turbine interrompono i potenti vortici d'aria generati da forti venti mentre colpiscono un edificio e viaggiano su e sopra il tetto. Questi vortici sono responsabili della maggior parte dei danni al tetto, strappando le tegole e le tegole e permettendo alla pioggia di entrare e persino succhiando i tetti proprio fuori dagli edifici mentre creano un sollevamento verso l'alto lungo i margini taglienti delle strutture.
"Non stiamo cercando di domare gli uragani", afferma Chowdhury. “Ridurre l'effetto del vento sugli edifici è il nostro primo criterio. Ma mentre lo facciamo, abbiamo pensato, perché non creare qualcosa di dinamico, che può spezzare quel vento e anche trasformarlo in un amico che produce energia verde ”.
La sua visione per la tecnologia, che ha un brevetto in corso di registrazione, è che può essere utilizzata per rendere più sostenibili i singoli edifici, riducendo al contempo i danni causati da qualsiasi livello di tempesta, in qualsiasi parte del paese. Sebbene stiano ancora eseguendo test sul sistema, Chowdhury afferma che le turbine dovrebbero anche aiutare a ridurre i danni causati dai venti vicino ai sistemi di tornado (ma probabilmente non in un colpo diretto). E alimentando l'elettricità in una rete municipale o caricando sistemi di batterie domestiche simili a quelli già esistenti per i pannelli solari, Chowdhury afferma che l'elettricità generata da una singola casa durante una tempesta a livello di blackout potrebbe alimentare facilmente un piccolo frigorifero, un telefono cellulare, un laptop e diverse luci per una manciata di giorni.
"Ogni edificio deve essere il più autosufficiente possibile", afferma. "Le persone devono essere pronte per qualsiasi tipo di catastrofe ed essere in grado di fornire la propria energia invece di fare affidamento sulla potenza generata dalla rete".
AMPS può generare quantità supplementari di energia anche dai venti onnipresenti da cinque a sette miglia orarie che si verificano giorno e notte in tutto il pianeta, secondo Chowdhury.
Diverse grandi aziende produttrici di coperture hanno già espresso interesse per la possibilità di commercializzare il concetto, aggiunge, e lui e i suoi colleghi stanno lavorando con architetti per realizzare progetti esteticamente attraenti che migliorerebbero la linea del tetto.
PB3 PowerBuoy di Ocean Power Technologies schierato al largo delle coste del New Jersey (Ocean Power Technologies) 
Nella baia di Kaneohe a Marine Corps Base, nelle Hawaii, al largo della costa di Oahu, la vita marina pullula di un'ancora del fondale marino PowerBuoy, che funge da barriera corallina artificiale. (Ocean Power Technologies) 
Quando viene caricata completamente dall'azione delle onde, la boa scarica l'energia in eccesso come calore, forse un incentivo per i pesci e altri visitatori marini a nascondersi nelle vicinanze. (Ocean Power Technologies) I venti dell'uragano non sono potenti e dannosi in sé e per sé, ma creano anche pericoli in cui la terra incontra il mare, sotto forma di grandi onde. Una società con sede nel New Jersey ha avuto modo di assistere in prima persona a come si sono comportate le sue boe di energia delle onde durante l'uragano Irene del 2011, con alcuni promettenti suggerimenti che le onde giganti generate da uragani e tifoni potrebbero un giorno fornire aumenti di potenza quando passano attraverso.
Deborah Montagna, vicepresidente dello sviluppo commerciale e dei progetti di Ocean Power Technologies, afferma che i PowerBuoys PB3 dell'azienda hanno la capacità di generare continuamente energia per caricare batterie che possono immagazzinare da 44 a 150 kilowattora. Durante i periodi di completa calma, questa è energia sufficiente per fornire energia a tutto ciò a cui è connessa per diversi giorni, a seconda dei requisiti di alimentazione di quell'elemento. Quando la batteria è completamente carica, l'energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di calore, cosa che Montagna sembra apprezzare particolarmente per la vita marina.
Nel 2011, quando l'uragano Irene stava rastrellando la costa orientale, i partner della US Navy e della Homeland Security di Ocean Power continuavano a chiedere se la compagnia avrebbe portato la loro boa di prova da 10.000 tonnellate situata al largo della costa del New Jersey prima della tempesta. No, la compagnia ha detto: vogliamo lasciarlo fuori e vedere cosa succede.
In condizioni normali, la boa avrebbe inviato rapporti orari sulla sua generazione di energia e su altre analisi, e ha continuato a farlo in tutta Irene.
"Abbiamo continuato a ricevere rapporti completi sulle sue prestazioni e abbiamo generato energia durante l'uragano Irene", afferma Montagna. “Se avessimo un grafico, potresti vedere un grande salto nella generazione di energia il giorno della tempesta. L'abbiamo progettato per sopravvivere alla tempesta di 100 anni, ma non si sa mai quando si presenterà. "
La società ha lavorato con la Marina delle Hawaii nel 2010 per dimostrare come le boe potevano essere agganciate alle reti elettriche terrestri, ma citando la mancanza di una tecnologia completamente matura, la società si è recentemente concentrata maggiormente sulla generazione di energia su richiesta per le applicazioni in mare, come piattaforme petrolifere, navi da ricerca o apparecchiature di monitoraggio sottomarino.
A Miami, Chowdhury afferma che Matthew non ha causato alcun danno agli edifici, ma i venti di 100 miglia all'ora hanno distrutto migliaia di persone. Le persone continuano a testare teorie per smorzare o raccogliere l'energia degli uragani, ma finora non è stato fatto nulla.
"Dico ai miei studenti, invece di provare a giocare con l'uragano, perché non costruire cose più intelligenti e più resistenti?", Dice.
