¿Cómo robar energía a los huracanes?
Aunque el poder destructivo de los huracanes es asombroso, se les puede llamar "demonios". Pero este "diablo" no sólo causa problemas, porque un huracán es también una enorme "reserva de energía". Según cálculos, un huracán puede producir 600 billones de vatios de energía, lo que equivale a 200 veces la energía total producida por el mundo en un año. Por lo tanto, mientras los humanos hagan buen uso de él, el "diablo" también beneficiará a los humanos. Entonces, ¿cómo aprovechan los científicos estos ciclones tropicales destructivos y erráticos?
La mayor parte de la energía de los huracanes se almacena en forma de calor, que se libera cuando el vapor de agua se evapora y se condensa en lluvia. En la actualidad, con el nivel de ciencia y tecnología humanas, todavía es imposible utilizar la energía térmica de los huracanes.
Otra parte de la energía generada por los huracanes es la energía eólica. La energía eólica sólo representa el 1% de la energía generada por los huracanes, pero los investigadores predicen que los huracanes pueden generar velocidades de viento de aproximadamente 241 km/h, que es. También un potencial considerable para la limpieza. Ahora hay nuevos inventos que aprovechan la energía eólica de los huracanes.
Turbinas eólicas mejoradas
Un enfoque es mejorar las turbinas eólicas. Las turbinas eólicas tradicionales constan de palas gigantes fijadas en tres direcciones. El viento hace girar las aspas del molino de viento, y luego el aumentador de velocidad aumenta la velocidad e impulsa el generador para generar electricidad. Sin embargo, durante los días de huracanes, las velocidades demasiado rápidas y las direcciones impredecibles del viento pueden hacer que las palas sean propensas a romperse. Por lo tanto, cuando se acerque un huracán o tifón, las turbinas se bloquearán y dejarán de generar electricidad para reducir las pérdidas. Aun así, los daños causados por los tifones a las turbinas eólicas tradicionales son devastadores. En 2013, un tifón destruyó 16 aerogeneradores frente a las costas de Japón. Cuando el tifón Usagi tocó tierra en Red Bay, Shanwei, Guangdong, ocho turbinas de un parque eólico local colapsaron y otras ocho resultaron dañadas.
Ahora, un empresario japonés ha mejorado las turbinas de palas tradicionales, eliminando su fragilidad y creando la primera turbina de tifón del mundo.
Este generador de turbina tiene la forma de una tabla enrollada gigante utilizada para volar cometas. El cuerpo principal consta de tres cilindros fijados con marcos en forma de Y en ambos extremos, y el medio está conectado al eje vertical en el suelo. Esto no solo puede adaptarse al viento en cualquier dirección, sino que también aprovecha al máximo el efecto Magnus. El efecto Magnus dice que cuando un cuerpo giratorio se coloca en un fluido, el flujo en un lado del fluido se acelera y el flujo en el otro lado se ralentiza debido a la fricción con el cuerpo giratorio. Esta diferencia en el caudal creará una diferencia de presión, que creará una fuerza en la dirección perpendicular al flujo de fluido. El empuje generado por el efecto Magnus hace que las palas de la turbina del tifón giren juntas, lo que finalmente hace que el eje vertical gire para generar electricidad.
Al mismo tiempo, el eje vertical también puede controlar la velocidad de las palas. No importa cuán fuerte sea la fuerza externa, siempre que el eje vertical apriete la hoja, la velocidad de rotación de la hoja disminuirá o se volverá completamente estacionaria, lo que puede evitar que la velocidad de rotación de la hoja pierda el control durante el clima de tifón. En términos generales, la eficiencia de este tipo de turbina de tifón puede alcanzar alrededor del 30%. Aunque las turbinas eólicas tradicionales pueden alcanzar el 40%, no pueden funcionar normalmente durante los tifones.
Antes del accidente de la central nuclear de Fukushima en marzo de 2011, Japón planeaba lograr que la energía nuclear representara el 60% del uso de energía primaria para 2020. Después del accidente, Japón tuvo que importar alrededor del 84% de su energía. El inventor cree que cuando se ponga en funcionamiento un generador de tifones de este tipo, sólo se necesitará un tifón para generar la electricidad que Japón necesita durante 50 años. En 2016, se instaló el primer generador de turbina contra tifones del mundo en Okinawa, Japón.
"Escudo" de huracanes
En el Centro Internacional de Investigación de la Universidad Internacional de Florida, hay un laboratorio de vientos huracanados. Al ingresar al laboratorio, verá el equipo de simulación de huracanes más grande del mundo: la barrera contra el viento. La pared de viento es muy alta y consta de dos ventiladores superpuestos. Cada ventilador tiene un diámetro de aproximadamente 1,6 my un ventilador tiene un diámetro de 12 mm. Cada ventilador está propulsado por un motor de 700 caballos de fuerza. La velocidad máxima del viento bombeada por este sistema de 8.400 caballos de fuerza puede alcanzar unos 256 kilómetros por hora, lo que equivale a un huracán de categoría 5.
Al principio, los investigadores de la Universidad Internacional de Florida simplemente querían mejorar experimentalmente el diseño y los materiales de los edificios que se derrumbaban durante los huracanes, incluidos muchos detalles como clavos, tejas y unidades de aire acondicionado en los techos. Sin embargo, últimamente los investigadores no quieren detenerse ahí. Diseñaron un nuevo invento que puede combatir huracanes y generar electricidad al mismo tiempo.
Cuando un huracán golpea un edificio, el viento fluye hacia arriba, formando vórtices cuando el edificio lo bloquea. El vórtice se mueve rápidamente mientras gira, destrozando tejas y paneles del techo. Además, el vórtice de aire que sopla rápidamente a través del techo y el aire dentro de la casa creará una diferencia de presión, formando una elevación hacia arriba y volcando todo el techo. El dispositivo inventado por los científicos es tan largo como una turbina de hélice y puede instalarse en los aleros o canalones de todo el edificio. De esta forma, cuando un huracán azota el edificio, el potente vórtice de aire que genera puede utilizarse para debilitarlo. poder destructivo del vórtice de aire.
Además de reducir el impacto del viento en los edificios, las turbinas también pueden acumular energía eléctrica. Cuando una casa sufre una tormenta que provoca un apagón, la electricidad de las turbinas puede mantener la casa encendida durante varios días. En este momento, este dispositivo todavía se encuentra en fase de prueba.
Si se desarrolla con éxito en el futuro, no sólo podrá aprovechar la energía eólica de los huracanes, sino también "brisa" con velocidades superiores a los 10 kilómetros por hora. En el futuro, con la ayuda de esta tecnología, será posible que cada hogar sea autosuficiente en electricidad sin tener que esperar a que llegue la energía de la red urbana.
Las boyas también pueden generar electricidad.
Los huracanes no sólo causan estragos en la tierra, sino que también crean enormes olas en el océano. El 27 de agosto de 2011, el huracán Irene llegó a la costa este de Estados Unidos. El gobierno estadounidense ya había ordenado la evacuación de millones de residentes. En comparación con la apresurada evacuación de humanos, un equipo se colocó de antemano en la zona del mar por donde iba a pasar el huracán frente a las enormes olas, se trataba de la boya de energía PB3.
La boya energética PB3 tiene 14,3 metros de altura y pesa 10.000 toneladas. Se puede colocar en el océano a una profundidad de 20 m ~ 1 km y consta de gruesas placas de acero, plataformas de una sola columna, flotadores y otros accesorios.
Las boyas de agua ordinarias se utilizan como marcas de navegación para marcar el alcance del canal e indicar los bajíos. Los científicos estudiarán y rastrearán el huracán a medida que pasa a través de boyas equipadas con sensores y determinarán su velocidad. Entonces, ¿cómo genera electricidad PB3?
El mecanismo de generación de energía PB3 aprovecha al máximo la energía cinética mecánica. Bajo la acción de las olas, el flotador flotará hacia arriba y hacia abajo a lo largo de la plataforma de una sola columna, impulsando el motor en la plataforma de una sola columna para generar electricidad. Al mismo tiempo, la gruesa placa de acero anclada en la base de la estación de distribución de energía garantizará que el PB3 no sea arrastrado por el viento y las olas, y proporcionará energía a los equipos marinos circundantes a través de cables submarinos. La energía también se puede almacenar en. baterías transportadas por la plataforma monoposte. Estas baterías pueden almacenar de 44 a 150 kWh de energía eléctrica. Cuando la batería está completamente cargada, el exceso de energía se libera automáticamente en forma de calor.
Cuando pasó el huracán Irene, PB3, que estaba en primera línea de la tormenta, no sólo resistió enormes olas de más de diez metros, sino que mantuvo su funcionamiento normal y envió informes de su propia potencia y otros datos. al laboratorio terrestre cada hora.
Actualmente, las boyas de energía PB3 solo pueden generar electricidad para equipos marinos, como plataformas de perforación petrolera, barcos o equipos de monitoreo del fondo marino. En 2010, la empresa de investigación y desarrollo de PB3 y la Marina de los EE. UU. demostraron en Hawaii que PB3 podía conectarse directamente a la red terrestre para transmitir energía a la red. Sin embargo, la tecnología para suministrar energía a la red aún no está madura.
Este artículo proviene de un artículo del tercer número de Big Technology 2017