Orkanenergi

Orkanenergi

Romerske fiskemand
"Popular Mechanics" №1, 2018

Tropiske cykloner bærer kolossal energi, men det er endnu ikke muligt at tæmme det og sende det til et fredeligt kursus.

Tropiske cykloner bringer problemer. Forventer de værste, meteorologer ser deres vækst og bevægelse med alle deres øjne, og beboere i kystbyer forbereder sig på evakuering. "Kæmpe ødelæggelse, bygninger, bygninger og huse er alvorligt beskadigede, træer opstyres, vegetationen ødelægges", beskriver Beaufort-skalaen dem. Store turbiner, der fanger "ren" vindenergi, stopper rotationen for ikke at falde sammen under dens pres. I 2005, på et tårn af en vindgenerator i Det Forenede Kongerige, brød mekanismen af ​​en sådan lås ned. Det uforberedte møde med stormen sluttede i det faktum, at vindmøllens detaljer spundet op til en breakneck hastighed blev opvarmet og flared.

De største orkaner i vores tid

  • "Irma", Nordatlanten, 2017. 82 m / s
  • Patricia, East Pacific, 2015. 96 m / s
  • Type, Nordøstlige Stillehav, 1979. 72 m / s
  • "Allen", Nordatlanten, 1980. 85 m / s
  • Winston South Pacific 2015-2016. 78 m / s

På samme Beaufort-skala begynder en fuldblæst orkan med en vindhastighed på 30 m / s.En tropisk cyklon føder på fordampningen af ​​varmt vand og fortaber sin kraft over land. Men mens strømmen af ​​energi er bevaret, forvandles den af ​​en orkan, som en varmemotor til mekanisk vindenergi, til kondensering af vanddamp. Kraften af ​​denne angreb forårsager bævelse: Den mest almindelige tropiske cyklon (radius på 60 km og hastighed på 40 m / s), ifølge estimaterne fra den amerikanske nationale oceaniske og atmosfæriske administration (NOAA), bærer ca. 1,5 terawatts kinetisk energi. Kondensation af vand i skyerne og regndråberne tager omkring 600 TW, dette tal er størrelsesordener mere end alle nuværende behov for menneskeheden.

Det er endnu ikke muligt at anvende kondensergi på en sådan skala, men vindkraft er blevet omdannet til elektricitet i lang tid og mere og mere: Kun i 2016 var verdens vindmølle installeret til 54 GW. Men selv imod denne imponerende baggrund ser energien i en gennemsnitlig orkan ud næsten uudtømmelig som kilde, og tanker om, hvordan man sender det på en fredelig kurs, opstår med misundelsesværdige regelmæssigheder. Den seneste i denne liste blev noteret af den berømte astrofysiker Neil Degrass Tyson. Kommenterer ødelæggelsen forårsaget af en række cykloner,fejet langs Atlanterhavets østkyst i efteråret 2017, udbrød han: "Hvor er ingeniørerne, hvor er forskerne, der når en orkan nærmer sig, ikke skynder sig at forlade byen, men begynder at arbejde med at tømme sin energi?"

Kortet viser banerne for alle nordatlantiske orkaner fra 1851 til 2012. punkter positioner af epicenter med seks timers intervaller er angivet. Line farver svarer til niveauet af mulig skade på Saffir-Simpson orkan skalaen fra lysegul (kategori 1, vindhastighed 33-42 m / s) til rød (kategori 5, vindhastighed over 70 m / s)

Tag nedrivning

Der er dog sådanne videnskabsmænd. Tilbage i 2015 patenterede Arindam Choudhary og Andre Treman fra Florida International University AMPS-systemet (Aerodynamisk Mitigation og Power System), som samtidig skal indfange orkanens energi og beskytte bygninger mod ødelæggelse. Det antages, at spiralformede turbiner ligger vandret langs kanterne af tag eller i rør til vandstrømmen, vil kunne anvende bevægelsen af ​​særligt kraftige strømme, der stiger, når en vind kolliderer med en fast forhindring. Sådanne vandløb kan nemt beskadige taget i stærke vinde, men de kan svækkes, samtidig med at nogle af energien bliver til elektricitet.

Udviklere fortsætter med at opleve AMPS, selv om de ikke forventer at modstå en head-on kollision med en orkan. Men i tilfælde af alvorlige storme, som løbende fører til infrastrukturskader og lokale strømafbrydelser, giver systemet yderligere beskyttelse og giver dig mulighed for at drive det lille køleskab, smartphone, bærbar computer og flere lamper. For at generere elektricitet er AMPS nok en svag vind med en hastighed på 2-3 m / s, og forfatterne planlægger selvtillid masseproduktion af sådanne installationer.

Magnus magt

Rotationsakseens lodrette arrangement tillader generatoren Challenergy magnus arbejde med enhver vindretning, og ved hjælp af Magnus-effekten – og med næsten hvilken som helst af dens styrke

Et fuldt udstyret værktøj til at fange orkanenergi kan dette system naturligvis ikke kaldes. Hvor er gratis rene gigawatt og terawatts? Hvor er evnen til at modstå den stærkeste storm? Alt dette AMPS er simpelthen ikke designet. Men den japanske ingeniør og skaberen af ​​en opstart Challenergy Atsushi Shimitsu fokuserer netop på sådanne arbejdsvilkår for hans bladløse vindgeneratorer. Han udviklede en "generation af vertikale vindmøller" Magnus Brug den kraft, der opstår som følge af luftstrømmen omkring dem. Dette er effekten af ​​Magnus-effekten: Et roterende legeme skaber en hvirvel bevægelse omkring sig selv, på den ene side går det på samme måde som strømmen og på den anden side. Dette medfører en forskel i vindhastighed og tryk på forskellige sider af turbinen, hvilket danner en kraft rettet vinkelret på vindstrømmen.

I vindmøllen Magnus Tre sådanne vertikale turbiner anvendes, monteret på en ramme i form af et trekantet prisme. Den kraft, der opstår i turbinen, drejer det helt sikkert, og ved høj vindhastighed bevæges bevægelsen også mekanisk. Den første meter prototype, præsenteret for Shimizu, samlede mange priser og fik lov til at tiltrække finansiering til de næste trin. Og i 2016, på Okinawa-kysten, blev der installeret en fuldmålet tre meter prototype til feltprøver. Generatoren arbejder og producerer elektricitet, selv om udviklerne stadig ikke giver specifikke estimater af dens ydeevne eller endda evnen til at modstå en reel orkan.

Og selv flyder

Men virksomheden Ocean Power Technologies afslører specifikke tal og installerer selv succesfuldt PB3 generatorer verden over. technology PowerBuoy bruger havbølgernes energi: de hæver derefter, og sænker derefter den øvre bevægelige del af strukturen af ​​et relativt tung anker, og denne bevægelse omdannes til elektricitet. 10 tons flydende bøjer kræver næsten ikke opsyn, automatisk vedligeholdelse af opladning af batterier med en kapacitet på 44 til 150 kWh afhængigt af konfigurationen, og hvis energien produceres med overskud, skal den hurtigt afmonteres som varme. PB3 generatorer opererer ud for kysten af ​​Japan, Skotland og Hawaii, monteret i Spanien og Australien på dybder fra 20 til 1000 m.

OPT-flydende "bølge" -generatorer sender energi til en undervandsstation, hvor du også kan forbinde andre marine kilder med vindmøller

Men OPT's hovedpride er lejlighedsvis mødet med orkanen "Irene", som i 2011 gik langs New Jerseys kyst, hvor PB3 blev vist af det amerikanske militær. Vindstøder nåede 190 km / t (mere end 50 m / s) og forårsagede skade på 10 mia. Dollars, men flydende generatorer forblev intakte. ORT-repræsentanter indrømmer nu og da denne begivenhed – helt sikkert en betydelig, men problemet er stadig ikke afgørende, for selv med tusindvis af sådanne generatorer forbliver cyklones magt næsten uudnyttet.Alt, der tilbydes af ingeniører, kan stadig sammenlignes med myrens forsøg på at bruge udkast til energi. Faktisk for at virkelig tæmme orkaner, gik vi ikke engang videre.

Beaufort pointBestemmelse af vindstyrkeGennemsnitlig hastighedPå landPå havet
0rolig0 m / s 0-1 knudeStille. Røg stiger lodret, træet går stilleSpejl glat hav
1stille0,3-1,5 m / s 1-3 knobVindretning er mærkbar ved tilskrivning af røg, men ikke af weathercockRipples, skum på bølgernes kamme. Bølgehøjde op til 0,1 m
2let1,6-3,3 m / s 4-6 knobVindbevægelse mærkes af huden, efterlader rustle, vejrfladen er sat i bevægelseKorte bølger med en maksimal højde på op til 0,3 m, vælger kantene ikke over og fremstår glasagtige
3svag3,4-5,4 m / s 7-10 knobBladene og tynde grene af træer svinger hele tiden, vinden flammer lyse flagKorte, udtalte bølger. Combs, vippe, danne et glasagtigt skum. Sjældent dannet lille får. Bølger op til 0,9 m (gennemsnit 0,6 m)
4moderat5,5-7,9 m / s 11-16 knobVind opsamler støv og snavs, sætter tynde grene af træer i bevægelseBølger er aflange, lam er synlige på mange steder. Maksimal bølgehøjde på op til 1,5 m
5frisk8,0-10,7 m / s 17-21 knobTynde træstammer svinger, vindens bevægelse mærkes af håndenUdviklet i længde, men ikke store bølger op til 2,5 m i højden. Hvide får er overalt (spray i nogle tilfælde)
6stærk10,8-13,8 m / s 22-27 knobTykke grene af træer svinger, telegraf ledninger er summendeStore bølger er dannet. Hvide skummende kamme indtager store områder, stænk er sandsynligt. Bølger op til 4 m (gennemsnitlig 3m)
7sej13,9-17,1 m / s 28-33 knobSvævende træstammerBølgerne er stigende, bølgernes bølger bryder, skummet falder i strimler i vinden. Maksimal bølgehøjde på op til 5,5 m
8Meget stærk17,2-20,7 m / s 34-40 knobVinden bryder grene af træer, det er meget svært at gå opvindModerat høje lange bølger. Sprays begynder at flyve op langs kanterne af højderne. Skumlinier ligger i rækker i retning af vinden. Maksimal bølgehøjde op til 7,5 m, gennemsnitlig – 5,5 m
9storm20,8-24,4 m / s 41-47 knobLet skade, vinden begynder at ødelægge bygningerne.Høje bølger (maksimal højde – 10 m, gennemsnitlig – 7 m). Skum i brede tætte strimler falder nedad. Bølgernes kamme begynder at vælte og desintegreres i sprøjter, der forringer synligheden
10Tung storm24,5-28,4 m / s 48-55 knobVæsentlig ødelæggelse af bygninger, vinden trækker træer fra rodenMeget høje bølger (maks. 12,5 m, gennemsnitlig 9 m) med lange højder bøjet ned.Det resulterende skum blæser af vinden med store flager i form af tykke hvide striber. Havets overflade er hvid med skum. Et stærkt slag i bølger er som et chok
11Grusom storm28,5-32,6 m / s 56-63 knobStor ødelæggelse i et stort område. Meget sjældenSynlighed er dårlig. Usædvanligt høje bølger (op til 16 m, i gennemsnit 11,5 m). Små og mellemstore fartøjer er nogle gange skjult for visning. Havet er dækket af lange hvide flager af skum, som er placeret i vinden. Bølgernes kanter overalt blæses til skummet
12orkan33 m / s 65 knobEn stor ødelæggelse, bygninger, bygninger og huse er alvorligt beskadigede, træer er opstyrt, vegetationen ødelægges. Sagen er meget sjældenYderst dårlig synlighed. Luften er fyldt med skum og spray. Hele havet er dækket af skum striber.

Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: