利用飓风风能:挑战与进展

  • 海上风力涡轮机可以减缓飓风。
  • 中国在台风期间运行的涡轮机方面处于领先地位。
  • 海上风电场可以减轻飓风的影响。

利用飓风的风能

自古以来,人类就试图通过预测气候变化来预测自然现象。火山爆发、台风、洪水、地震或海啸都是大型事件的例子,我们试图预测这些事件以减少其后果。然而,与其专注于预测不可预测的事情,为什么不利用已经存在的自然表现来获得某种利益呢?

这些现象释放出巨大的能量。例如,热带风暴和飓风含有强大的风力,可用于产生风能。那么,问题来了:我们如何利用这些现象并将其巨大的能量转化为有用的东西?

风能

飓风产生大量能量

风是一种取之不尽用之不竭的能源,是飓风和热带风暴等灾难性事件的关键。阵风速度可达 257 公里/小时,在某些严重风暴中甚至会产生超过 9 万亿升的降雨量。飓风等现象释放的能量超过了世界上所有核武器的总和。世界各地科学家的工作就是捕获、利用和储存这种能量。

目前,我们利用风能来利用风,但传统风力涡轮机无法承受极端条件。目前的装置针对高达 90 公里/小时的风速进行了优化。然而,飓风大大超出了这些限制,需要对技术进行重大改进。

其中一项重要进展是开发了能够在风速高达 144 公里/小时的情况下运行的涡轮机。尽管这是一个显着的进步,但它仍然远远无法承受飓风的速度,因此需要继续创新,以在未来以更高的频率管理高达 260 公里/小时的风。

我们能阻止飓风吗?

用风力涡轮机阻止飓风

一个有趣的话题是,是否不仅可以利用飓风的能量,还可以减少其破坏性影响。斯坦福大学的一项研究模拟了海上风电场如何在飓风到达陆地之前将风速降低 50%。需要在海平面以上安装数千台叶片直径为 120 米的涡轮机来减轻大型飓风的影响。

这种方法不仅有助于捕获它们的能量,而且可以大大减少它们引起的波浪和洪水。然而,由于成本高昂,如此大规模的安装目前还遥不可及。然而,技术的发展和材料的改进可能会使这在未来变得更加可行。

利用飓风能量是否可行?

阻止飓风并储存风能

中国正在引领这一领域的重要进展。福建沿海安装的GWH252-16MW海上风机,在台风海葵刮风期间,24小时内发电量达384,1兆瓦时,刷新发电记录。这是通过其实时叶片调整设计实现的,该设计允许涡轮机在高达 80 公里/小时的风速下继续运行,而其他传统风力涡轮机则关闭以防止损坏。

GWH252-16MW涡轮机还具有在台风等极端条件下运行的能力,可以收集强风来发电。这是一项未来有前途的技术,因为它可以系统地用于飓风多发地区。

与此同时,其他替代方案,如 BAT altaeros 涡轮机尚未达到其最大商业潜力,但表现出对从高海拔大气现象捕获能量的兴趣。这种飞行涡轮机旨在利用极端风力,仍然代表着一项等待商业化的创新。

海上风力发电机的作用

利用飓风的风能 5

风能应对飓风的未来部分在于安装远离海岸的海上风电场。根据计算机模拟,这些公园的大规模扩建可以将飓风的风速降低 140 公里/小时以上。这不仅对发电产生积极影响,而且还可以通过减少波浪和风暴的影响来预防沿海自然灾害。

马克·Z·雅各布森(Mark Z. Jacobson)和克里斯蒂娜·阿切尔(Cristina Archer)等专家认为,如果卡特里娜飓风穿过如此规模的公园,其影响会小得多,到达陆地后会转变为热带风暴。

这样,海上风能不仅是清洁电力的来源,而且在减少地球气候影响方面发挥着至关重要的作用。这是一条前进的道路,但需要材料和技术的重大进步才能使这些想法大规模可行。

利用飓风等现象的技术开发是一个令人着迷的领域,未来具有明显的增长潜力。世界各地的科学家和公司继续研究如何更有效、更安全地从极端风中获取能量,这可能会对受这些事件影响最严重的地区产生重大影响。


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