Ketika fenomena alam yang merusak berjalan, angin topan adalah salah satu yang paling berat. Jika bukan karena angin kencang dan menghasilkan puing proyektil, maka untuk banjir besar yang terjadi ketika seseorang membuat pendaratan dan terhenti, angin topan adalah pekerjaan yang tidak menyenangkan. Tanyakan saja kepada penduduk pesisir Carolina dan Georgia minggu ini saat mereka memeras diri dari banjir akhir pekan Badai Matthew.
Konten terkait
- Mungkinkah Ladang Angin Lepas Pantai Sebenarnya Menyapu Hujan Dari Badai?
- Mengapa NOAA Masih Mengirim Pilot ke Badai?
Dalam hal energi yang disimpan dan dilepaskan, angin topan memberi pukulan besar. Siklon tropis "rata-rata" Anda mungkin melepaskan energi yang setara dengan 600 terawatt, dengan seperempat persen dari itu sebagai angin; sebagian besar energi dalam badai adalah dalam bentuk panas yang disimpan dan dilepaskan ketika uap air mengembun menjadi hujan.
Jadi, sementara angin hanya merupakan bagian kecil dari keseluruhan output energi badai, ia masih menghasilkan tenaga dalam jumlah besar: sekitar 1, 5 terawatt, atau lebih dari seperempat total kapasitas pembangkit listrik dunia saat ini sebesar 5, 25 terawatt. Angin hanya dari satu badai adalah tambang emas energi bersih.
Tetapi seperti pendapat saya sendiri yang kekanak-kanakan bahwa seseorang dapat memecahkan masalah energi dunia hanya dengan menjalankan kabel ekstensi besar ke matahari, bagaimana tepatnya seseorang pergi mengejar badai untuk memanen energi mereka?
Tantangannya jelas. Selebar beberapa mil, terbentuk di samudera terbuka, dengan jalur berkelok-kelok yang jarang menghantam area pantai yang sama dua kali, tidaklah sederhana atau bahkan diinginkan untuk menyelami ladang angin yang bergerak di jalur topan yang berhutan. Sebaliknya, beberapa peneliti bertujuan untuk sistem pembangkit listrik sepanjang waktu yang dapat menahan kekuatan badai, tetapi itu juga dapat mengambil keuntungan dari potensi daya yang meningkat ketika badai terjadi.
Salah satu pendekatan telah memikirkan kembali turbin angin itu sendiri. Di Jepang, CNN melaporkan desain ulang salah satu wirausahawan dari penggemar umum untuk menghilangkan mata pisau yang rentan. Atsushi Shimizu, pendiri startup energi Challenergy, membangun desain gaya "pengocok telur" yang ramping, dengan bilah vertikal yang terjepit di antara platform atas dan bawah yang dirancang untuk menahan topan keras Jepang. Mampu berbelok ke dua arah tetapi juga diperketat untuk mengatur laju putaran turbin, desain Shimizu mengakomodasi pola angin Jepang yang tidak dapat diprediksi sementara juga mencegah kerusakan yang disebabkan oleh rotasi yang tidak terkendali.
Prototipe lapangan pertama dipasang di Okinawa pada 2016. Turbin ini diduga mampu menangkap energi dari gaya angkat angin kencang yang berputar, yang dikenal sebagai gaya Magnus, serta angin garis lurus. Tetapi Challenergy melaporkan di situs webnya bahwa mereka belum memiliki perkiraan untuk pembangkit listrik dan angin berkelanjutan maksimum.
Turbin berbilah konvensional harus dikunci selama badai, menghentikan produksi energi. Badai besar dengan angin kencang dapat menyebabkan mereka gagal serempak jika mekanisme kunci gagal, seperti yang terjadi pada satu turbin pada tahun 2011 di Ayrshire, Inggris.
Yang lain telah merancang turbin angin sumbu-vertikal, tetapi variasi sumbu horizontal yang akrab dengan bilah panjang tetap menjadi standar karena harganya yang terjangkau dan efisiensinya.
Arindam Gan Chowdhury dan timnya menguji Aerodinamika Mitigasi dan Sistem Tenaga (AMPS) mereka dengan visualisasi aliran ini menggunakan asap dan kerikil. (Arindam Gan Chowdhury) Di Miami, Arindam Gan Chowdhury menjalankan laboratorium angin di Pusat Penelitian Topan Internasional Universitas Internasional Florida. Terdiri dari 12 fan, masing-masing ditenagai oleh motor berkekuatan 700 tenaga kuda, "Wall of Wind" ini dapat menghasilkan badai hingga 157 mil per jam, setara dengan badai Kategori 5. Penelitian Chowdhury berfokus terutama pada mitigasi dampak angin pada bangunan, tetapi sebuah proyek baru-baru ini menambahkan dimensi baru: pembangkit listrik sambil mengganggu angin yang merusak.
Bersama dengan insinyur mesin FIU Andres Tremante, Chowdhury merancang sistem turbin seperti sekrup yang dapat dipasang ke seluruh panjang atap atau talang bangunan. Dijuluki AMPS, untuk Aerodynamic Mitigation and Power System, turbin yang panjang mengganggu pusaran udara yang kuat yang dihasilkan oleh angin kencang saat mereka menabrak sebuah bangunan dan melakukan perjalanan naik dan melewati garis atap. Vortex ini bertanggung jawab atas sebagian besar kerusakan atap, merobek ubin dan sirap dan membiarkan hujan masuk, dan bahkan menghisap atap langsung dari bangunan saat mereka membuat lift ke atas sepanjang margin tajam bangunan.
"Kami tidak berusaha menjinakkan badai, " kata Chowdhury. “Mengurangi efek angin pada bangunan adalah kriteria pertama kami. Tetapi ketika kita melakukan itu, kita berpikir, mengapa tidak menciptakan sesuatu yang dinamis, yang dapat mematahkan angin itu dan juga mengubahnya menjadi teman yang menghasilkan energi hijau. ”
Visinya untuk teknologi, yang memiliki paten tertunda, adalah dapat digunakan untuk membuat bangunan individu lebih berkelanjutan sekaligus mengurangi kerusakan yang ditimbulkannya dari tingkat badai apa pun, di mana pun di negara ini. Meskipun mereka masih menjalankan tes pada sistem, Chowdhury mengatakan bahwa turbin bahkan harus membantu mengurangi kerusakan akibat angin di dekat sistem tornado (tapi mungkin tidak dalam pukulan langsung). Dan dengan memasukkan listrik baik ke jaringan kota atau mengisi sistem baterai rumah mirip dengan yang sudah ada untuk panel surya, Chowdhury mengatakan listrik yang dihasilkan oleh satu rumah selama badai tingkat pemadaman dapat dengan mudah menyalakan kulkas kecil, ponsel, laptop dan beberapa lampu untuk beberapa hari.
“Setiap bangunan harus memenuhi kebutuhan sendiri, ” katanya. "Orang-orang harus siap untuk segala jenis bencana, dan dapat memasok energi mereka sendiri daripada mengandalkan kekuatan yang dihasilkan oleh jaringan."
AMPS dapat menghasilkan jumlah daya tambahan bahkan dari angin di mana-mana, lima hingga tujuh mil per jam yang terjadi siang dan malam di seluruh planet, menurut Chowdhury.
Beberapa perusahaan atap besar telah menyatakan minat dalam kemungkinan mengkomersilkan konsep tersebut, tambahnya, dan dia dan rekan-rekannya bekerja dengan arsitek untuk menghasilkan desain yang menarik secara estetika yang akan meningkatkan garis atap.
PB3 PowerBuoy dari Ocean Power Technologies dikerahkan di lepas pantai New Jersey (Ocean Power Technologies) 
Di Teluk Kaneohe di Pangkalan Korps Marinir Hawaii di lepas pantai Oahu, kehidupan laut berkerumun di sekitar jangkar dasar laut PowerBuoy, yang berfungsi sebagai semacam terumbu buatan. (Teknologi Tenaga Laut) 
Ketika terisi penuh oleh aksi gelombang, pelampung mengeluarkan energi berlebih sebagai panas, mungkin insentif bagi ikan dan pengunjung laut lainnya untuk mengintai di dekatnya. (Teknologi Tenaga Laut) Angin topan tidak kuat dan merusak di dalam dan dari diri mereka sendiri, tetapi mereka juga menciptakan bahaya di mana tanah bertemu laut, dalam bentuk gelombang besar. Satu perusahaan yang berbasis di New Jersey harus menyaksikan secara langsung bagaimana pelampung energi gelombangnya dilakukan selama Badai Irene 2011, dengan beberapa petunjuk yang menjanjikan bahwa gelombang raksasa yang dihasilkan oleh angin topan dan topan suatu hari nanti dapat memberikan peningkatan daya ketika mereka melewatinya.
Deborah Montagna, wakil presiden pengembangan bisnis dan proyek untuk Ocean Power Technologies, mengatakan PB3 PowerBuoys perusahaan memiliki kemampuan untuk terus menghasilkan daya untuk mengisi baterai yang dapat menyimpan 44 hingga 150 kilowatt jam. Selama periode ketenangan total, itu cukup energi untuk memberikan daya ke apa pun yang terhubung selama beberapa hari, tergantung pada kebutuhan daya item itu. Ketika baterai terisi penuh, energi berlebih dilepaskan sebagai panas, yang menurut Montagna sangat disukai kehidupan laut.
Pada tahun 2011, ketika Badai Irene menyapu pesisir timur, mitra Angkatan Laut AS dan Keamanan Dalam Negeri Ocean Power terus bertanya apakah perusahaan akan membawa pelampung uji seberat 10.000 ton yang terletak di lepas pantai New Jersey menjelang badai. Tidak, perusahaan berkata: kami ingin meninggalkannya di sana dan melihat apa yang terjadi.
Dalam kondisi normal pelampung akan mengirim laporan setiap jam tentang pembangkit listrik dan analitik lainnya — dan itu terus dilakukan di seluruh Irene.
“Kami terus mendapatkan laporan lengkap tentang kinerjanya, dan kami memang menghasilkan daya di seluruh Badai Irene, ” kata Montagna. “Jika kita memiliki grafik, kamu akan dapat melihat lompatan besar dalam pembangkit listrik pada hari badai. Kami mendesainnya untuk selamat dari badai 100 tahun, tetapi Anda tidak pernah tahu kapan itu akan muncul. "
Perusahaan bekerja dengan Angkatan Laut di Hawaii pada 2010 untuk menunjukkan bagaimana pelampung dapat dihubungkan ke jaringan listrik terestrial, tetapi mengutip kurangnya teknologi yang sepenuhnya matang, perusahaan baru-baru ini lebih fokus pada menghasilkan daya on-demand untuk aplikasi di laut, seperti rig minyak, kapal penelitian atau peralatan pemantauan bawah laut.
Di Miami, Chowdhury mengatakan bahwa Matthew tidak menyebabkan kerusakan pada bangunan, tetapi angin 100 mil per jam di sana benar-benar melumpuhkan listrik hingga ribuan. Orang-orang terus menguji teori untuk meredam atau memanen energi badai, tetapi sejauh ini, tidak ada yang berhasil.
“Saya memberi tahu siswa saya, alih-alih mencoba bermain dengan topan, mengapa tidak membangun hal-hal yang lebih pintar dan lebih tangguh?” Katanya.
