ככל שמתרחשות תופעות טבע הרסניות, הוריקנים הם בין משקלי הכבד. אם לא בגלל רוחות כוח הגלידה ופסולת השלכת שנובעת מכך, הרי שההצפות המסיביות שנוצרות כאשר נוצרים נפילות ודוכנים החוצה, סופת הוריקן היא יצירה מגעילה. רק תשאלו את תושבי קרולינה החוף וג'ורג'יה השבוע כשהם מתנתקים מהמצוקה בסוף השבוע של הוריקן מתיו.
תוכן קשור
- האם חוות רוח מחו"ל יכולות למעשה להפיץ את הגשם מהוריקנים?
- מדוע NOAA עדיין שולח טייסים להוריקנים?
מבחינת אנרגיה המאוחסנת ומשוחררת, הוריקנים אורזים אגרוף ענק. הציקלון הטרופי "הממוצע" שלך עשוי לשחרר את המקבילה של 600 טרה-וואט של אנרגיה, עם רבע אחוז מזה כרוח; הרוב המכריע של האנרגיה בהוריקן הוא בצורת חום המאוחסן ומשתחרר כאשר אדי מים מתעבים לגשם.
אז בעוד שרוח היא רק חלק קטן מתפוקת האנרגיה הכוללת של הוריקן, היא עדיין מייצרת כמויות אדירות של כוח: בערך 1.5 טרה-וואט, או קצת יותר מרבע מהיקף הייצור החשמלי הנוכחי הנוכחי בעולם של 5.25 טרה-וואט. הרוח מסערה אחת בלבד היא מכרה זהב של אנרגיה נקייה.
אבל כמו התפיסה הילדותית שלי, לפיה ניתן לפתור את בעיות האנרגיה בעולם פשוט על ידי הפעלת כבל מאריך ענק לשמש, איך בדיוק אפשר לרדוף אחר הוריקנים כדי לקצור את האנרגיה שלהם?
האתגרים ברורים. קילומטרים רחבים, מתגבשים באוקיאנוס הפתוח, עם מסילות מתפתלות שלעיתים רחוקות פוגעות באותו אזור בחוף פעמיים, זה לא פשוט ואפילו לא רצוי לחתור בחוות רוח ניידת בדרך של הוריקן מתנפח. במקום זאת, כמה חוקרים מכוונים למערכות ייצור חשמל מסביב לשעון שיכולות לעמוד בכוחות הוריקן, אך יכולות גם לנצל את פוטנציאל הכוח המוגבר כאשר סערה אכן פוגעת.
גישה אחת הייתה חשיבה מחודשת לטורבינת הרוח עצמה. ביפן דיווחה CNN על עיצוב מחדש של יזם אחד של המאוורר המשותף כדי לחסל את הלהבים הפגיעים. אטשושי שימיזו, מייסד חברת ההפעלה האנרגית צ'לנרג'י, בנה עיצוב בסגנון "מקצף ביצה" מלוטש, עם להבים אנכיים דחוקים בין הפלטפורמות העליונות והתחתונות, המיועד לעמוד בטיפונים האלימים של יפן. הוא מסוגל לפנות לשני הכיוונים, אך גם להידוק בכדי להסדיר את קצב התור של הטורבינה. העיצוב של שימיזו מתאים לדפוסי הרוח הבלתי צפויים של יפן, ובמקביל מונע נזק שנגרם כתוצאה מסיבוב בלתי מבוקר.
אב הטיפוס הראשון של השדה הותקן באוקינאווה בשנת 2016. הטורבינה מסוגלת לכאורה לתפוס אנרגיה מכוחות ההרמה המסתובבים של רוחות חזקות, המכונות כוחות מגנוס, כמו גם רוחות קו ישר. אולם Challenergy מדווחת באתר שלה כי אין להם עדיין הערכות לגבי ייצור חשמל ורוחות מקסימאליות מתמשכות.
יש לנעול את הטורבינות הקונבנציונאליות שלהב במהלך סערות, ולהפסיק את ייצור האנרגיה. סערות כבדות עם רוחות גבוהות עלולות לגרום להן להיכשל קטסטרופלי אם מנגנון הנעילה נכשל, כפי שקרה עם טורבינה אחת בשנת 2011 באיירשייר, אנגליה.
אחרים עיצבו טורבינות רוח עם צירים אנכיים, אך מגוון הצירים האופקיים המוכר עם להבים ארוכים נותר הסטנדרט בזכות האיכותיות והיעילות שלהם.
Arindam Gan Chowdhury וצוותו בוחנים את מערכת ההפחתה האווירודינמית והכוח שלהם (AMPS) בעזרת הדמיית זרימה זו באמצעות עשן וחצץ. (Arindam Gan Chowdhury) במיאמי מנהל ארינדאם גן צ'והדורי מעבדת רוח במרכז המחקר הבינלאומי לאוניברסיטת פלורידה באוניברסיטת פלורידה. המורכב מ בנק של 12 מאווררים, שכל אחד מהם מונע על ידי מנוע של 700 כוחות סוס, "קיר הרוח" הזה יכול לייצר סופות של עד 157 מיילים לשעה, המקבילה לסופת הוריקן בקטגוריה 5. המחקר של Chowdhury מתמקד בעיקר בהפחתת השפעות הרוח על מבנים, אך פרויקט שנערך לאחרונה הוסיף מימד חדש: ייצור חשמל תוך שיבוש הרוחות הפוגעות.
יחד עם מהנדס המכונות של FIU אנדרס טרמנטה, צ'וודהורי תכנן מערכת של טורבינות דמויי בורג הניתנות להתקנה לכל אורך המרזבים או המרזבים של הבניין. AMPS המכונה AMPS, למערכת הפחתת אוויר-אנרגיה וכוח, קטעי הטורבינות הארוכים קוטעים את מערבולות האוויר החזקות הנוצרות על ידי רוחות חזקות כשהם פוגעים בבניין ונוסעים במעלה ומעל קו הגג. המערבולות הללו אחראיות לרוב נזקי הגג, קורעות משבצות שלבקת חוגרת, ומאפשרות גשם להיכנס ואפילו יניקת גגות ממש מבניינים בזמן שהם יוצרים מעלית כלפי מעלה לאורך השוליים החדים של מבנים.
"אנחנו לא מנסים לאלף הוריקנים, " אומר צ'ודורי. "הפחתת השפעת הרוח על בניינים היא הקריטריונים הראשונים שלנו. אבל כשעושים את זה, חשבנו, מדוע לא ליצור משהו שהוא דינמי שיכול לשבור את הרוח הזו ולהפוך אותו לחבר שמייצר אנרגיה ירוקה. "
החזון שלו לטכנולוגיה, בעל פטנט תלוי ועומד, הוא שניתן להשתמש בה כדי להפוך מבנים פרטיים לקיימים יותר ובמקביל להפחית את הנזק שהם נגרמים מכל רמה של סערה, בכל מקום בארץ. למרות שהם עדיין מבצעים בדיקות במערכת, Chowdhury אומר כי הטורבינות צריכות אפילו לעזור בהפחתת הנזקים מרוחות ליד מערכות טורנדו (אך ככל הנראה לא במכה ישירה). ובאמצעות הזנת חשמל לרשת עירונית או טעינת מערכות סוללות ביתיות הדומות לאלה שכבר קיימות עבור פאנלים סולאריים, Chowdhury אומר שהחשמל המיוצר על ידי בית יחיד במהלך סערה בגובה ההאפלות יכול בקלות להניע מקרר קטן, טלפון סלולרי, מחשב נייד וכמה אורות במשך קומץ ימים.
"כל בניין צריך להיות עצמאי ככל האפשר, " הוא אומר. "אנשים צריכים להיות מוכנים לכל קטסטרופה מכל סוג, ולהיות מסוגלים לספק אנרגיה משלהם במקום להסתמך על כוח שנוצר על ידי רשת."
על פי Chowdhury, AMPS יכולה לייצר כמויות עוצמה משלימות אפילו מהרוחות הנמצאות בכל מקום, חמש עד שבע מייל לשעה המתרחשות ביום ובלילה ברחבי כדור הארץ כולו.
כמה חברות קירוי גדולות כבר הביעו עניין באפשרות למסחור את הקונספט, הוא מוסיף, והוא ועמיתיו עובדים עם אדריכלים כדי למצוא עיצובים אטרקטיביים אסתטיים שישפרו את קו הגג.
PB3 PowerBuoy של חברת Ocean Power Technologies פרוס לחופי ניו ג'רזי (Ocean Power Technologies) 
במפרץ קאנאהה בבסיס חיל הנחתים בהוואי מול חופי אואהו, החיים הימיים נראים סביב עוגן קרקע ים של PowerBuoy, המשמש כמשהו לשונית מלאכותית. (Ocean Power Technologies) 
כשהוא טעון במלואו על ידי פעולת גלים, המצוף מפזר אנרגיה עודפת כחום, אולי תמריץ לדגים ולמבקרים ימיים אחרים אורבים בקרבת מקום. (Ocean Power Technologies) רוחות הוריקן אינן עוצמתיות ופוגעות כשלעצמן, אך הן גם יוצרות סכנות בהן הארץ פוגשת את הים, בצורה של גלים גדולים. חברה אחת שבסיסה בניו ג'רזי נאלצה לראות ממקור ראשון כיצד מצאי הגל האנרגטיים שלה ביצעו במהלך הוריקן איירין של 2011, עם כמה רמזים מבטיחים כי גלי הענק שנוצרו על ידי הוריקנים וטייפונים עשויים יום אחד לספק עלייה בכוח כאשר הם עוברים דרכם.
דבורה מונטניה, סמנכ"ל פיתוח עסקי ופיתוח פרויקטים של חברת Ocean Power Technologies, אומרת כי ל- PB3 PowerBuoys של החברה יש את היכולת לייצר רציף לטעינת סוללות שיכולות לאחסן בין 44 ל 150 קילוואט שעות. בתקופות של רגיעה מוחלטת, זה מספיק אנרגיה בכדי לספק כוח לכל דבר שהוא מחובר אליו במשך מספר ימים, תלוי בדרישות הכוח של אותו פריט. כאשר הסוללה טעונה במלואה, אנרגיה עודפת משתחררת כחום, שלדברי מונטניה, החיים הימיים במיוחד נהנים מהם.
בשנת 2011, כשהוריקן איירין הרים את חוף הים המזרחי, השותפים של חיל הים האמריקני של חיל הים וביטחון המולדת של ארה"ב פנו ושאלו אם החברה תביא את מצוף המבחן שלהם, העשוי 10, 000 טון, הממוקם מול חוף ניו ג'רזי לפני הסערה. לא, החברה אמרה: אנחנו רוצים להשאיר את זה בחוץ ולראות מה קורה.
בתנאים רגילים המצוף היה שולח דוחות מדי שעה על ייצור הכוח שלו ואנליטיקה אחרת - והוא המשיך לעשות זאת ברחבי אירן.
"המשכנו לקבל דיווחים מלאים על הביצועים שלו, ואנחנו עשינו כוח בכל הוריקן איירין", אומר מונטנה. "אם היה לנו גרף, היית יכול לראות קפיצה גדולה בדור הכוח ביום הסערה. עיצבנו אותה כדי לשרוד את הסערה בת 100 השנים, אך לעולם אינך יודע מתי זה יופיע. "
החברה עבדה עם חיל הים בהוואי בשנת 2010 כדי להמחיש כיצד ניתן להצמיד את המצופים לרשתות חשמל יבשתיות, אך תוך שהיא מציינת חוסר בטכנולוגיה בשלה מלאה, החברה התמקדה לאחרונה בייצור כוח על פי דרישה ליישומים בים, כמו אסדות נפט, ספינות מחקר או ציוד ניטור תת ימי.
במיאמי, Chowdhury אומר שמתיו לא גרם נזק למבנים, אך הרוחות של 100 קילומטר ושעה שם אכן הכריחו את הכוח לאלפים. אנשים ממשיכים לבחון תיאוריות בכדי להרטיב או לקצור את האנרגיה של הוריקנים, אך עד כה שום דבר לא השתלט.
"אני אומר לתלמידים שלי, במקום לנסות לשחק עם ההוריקן, מדוע לא לבנות דברים חכמים וגמישים יותר?", הוא אומר.
