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क्या हम एक तूफान से ऊर्जा पर कब्जा कर सकते हैं?

विनाशकारी प्राकृतिक घटनाओं के चलते, तूफान भारी पड़ते हैं। यदि आंधी-बल वाली हवाओं और जिसके परिणामस्वरूप प्रक्षेप्य मलबे के लिए नहीं है, तो बड़े पैमाने पर बाढ़ के परिणामस्वरूप जब कोई भूस्खलन करता है और बाहर निकलता है, तो तूफान एक बुरा काम है। बस इस सप्ताह तटीय कैरोलिनास और जॉर्जिया के निवासियों से पूछें कि वे तूफान मैथ्यू के सप्ताहांत जल प्रलय से खुद को बाहर कर रहे हैं।

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संग्रहीत और विमोचित ऊर्जा के संदर्भ में, तूफान एक विशाल पंच पैक करते हैं। आपका "औसत" उष्णकटिबंधीय चक्रवात हवा के प्रतिशत के एक चौथाई के साथ, ऊर्जा के 600 टेरावाट के बराबर जारी कर सकता है; एक तूफान में ऊर्जा का विशाल बहुमत गर्मी में संग्रहीत और जारी किए गए जल वाष्प के रूप में जारी गर्मी के रूप में होता है।

इसलिए जबकि हवा एक तूफान के समग्र ऊर्जा उत्पादन का केवल एक छोटा सा हिस्सा है, यह अभी भी बड़ी मात्रा में बिजली उत्पन्न करता है: लगभग 1.5 टेरावाट, या 5.25 टेरावाट की दुनिया की वर्तमान कुल बिजली उत्पादन क्षमता का एक चौथाई से अधिक। सिर्फ एक तूफान से आने वाली हवा स्वच्छ ऊर्जा की सोने की खान है।

लेकिन मेरी अपनी बचपन की धारणा की तरह कि कोई भी सूर्य के लिए एक विशाल विस्तार कॉर्ड चलाकर दुनिया की ऊर्जा की समस्याओं को हल कर सकता है, वास्तव में कोई अपनी ऊर्जा की कटाई करने के लिए तूफान का पीछा करने के बारे में कैसे जाता है?

चुनौतियां स्पष्ट हैं। मीलों चौड़ा, खुले महासागर में बना, समुद्र की पटरियों के साथ, जो शायद ही कभी तट के एक ही क्षेत्र पर दो बार हमला करता है, यह एक लम्बरिंग तूफान के रास्ते में एक मोबाइल पवन खेत को डुबोने के लिए सरल या यहां तक ​​कि वांछनीय नहीं है। इसके बजाय, कुछ शोधकर्ता चौबीसों घंटे बिजली उत्पादन प्रणालियों का लक्ष्य बना रहे हैं जो तूफान बलों का सामना कर सकते हैं, लेकिन जब तूफान उठता है तो बिजली की बढ़ी हुई क्षमता का लाभ उठा सकते हैं।

एक दृष्टिकोण पवन टरबाइन का ही पुनर्विचार है। जापान में, CNN ने कमजोर ब्लेड को खत्म करने के लिए एक उद्यमी के आम प्रशंसक के नए स्वरूप पर सूचना दी। ऊर्जा स्टार्टअप चैलेंजर के संस्थापक आत्सुशी शिमिज़ु ने ऊपरी और निचले प्लेटफॉर्म के बीच ऊर्ध्वाधर ब्लेड के साथ एक चिकना, "अंडे का डिब्बा" शैली का डिज़ाइन बनाया, जो जापान के हिंसक टाइफून का सामना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। टरबाइन की दर को विनियमित करने के लिए दोनों दिशाओं में मोड़ने के लिए लेकिन इसे भी कड़ा कर दिया जाता है, शिम्ज़ू का डिज़ाइन जापान के अप्रत्याशित पवन पैटर्न को समायोजित करता है, जबकि अनियंत्रित रोटेशन से होने वाले नुकसान को भी रोकता है।

पहला क्षेत्र प्रोटोटाइप 2016 में ओकिनावा में स्थापित किया गया था। टर्बाइन कथित तौर पर मजबूत हवाओं के घूर्णन लिफ्ट बलों से ऊर्जा पर कब्जा करने में सक्षम है, जिसे मैग्नस बलों के रूप में जाना जाता है, साथ ही सीधी-रेखा वाली हवाएं भी। लेकिन अपनी वेबसाइट पर चुनौती देने वाली रिपोर्ट में कहा गया है कि बिजली उत्पादन और अधिकतम निरंतर हवाओं के लिए उनके पास अभी तक अनुमान नहीं है।

पारंपरिक प्रस्फुटित टरबाइनों को तूफान के दौरान बंद कर दिया जाना चाहिए, जिससे ऊर्जा उत्पादन रुक जाता है। उच्च हवाओं के साथ भारी तूफान उन्हें भयावह रूप से विफल करने का कारण बन सकता है अगर लॉक तंत्र विफल हो जाता है, जैसा कि 2011 में आयरशायर, इंग्लैंड में एक टरबाइन के साथ हुआ था।

दूसरों ने ऊर्ध्वाधर-अक्ष पवन टर्बाइन डिजाइन किए हैं, लेकिन लंबे ब्लेड के साथ परिचित क्षैतिज-अक्ष विविधता उनकी सामर्थ्य और दक्षता के कारण मानक बनी हुई है।

AMPS.jpg अरिंदम गण चौधरी और उनकी टीम ने धुएं और बजरी का उपयोग करके इस प्रवाह दृश्य के साथ अपने वायुगतिकीय शमन और पावर सिस्टम (एएमपीएस) का परीक्षण किया। (अरिंदम गण चौधरी)

मियामी में, अरिंदम गण चौधरी फ्लोरिडा इंटरनेशनल यूनिवर्सिटी के अंतर्राष्ट्रीय तूफान अनुसंधान केंद्र में एक पवन प्रयोगशाला चलाते हैं। 12 प्रशंसकों के एक बैंक से मिलकर, प्रत्येक को 700-हॉर्सपावर मोटर द्वारा संचालित किया जाता है, यह "वॉल ऑफ विंड" श्रेणी 5 तूफान के बराबर 157 मील प्रति घंटे की गति के टेंपरेचर पैदा कर सकता है। चौधरी के शोध में मुख्य रूप से इमारतों पर हवा के प्रभाव को कम करने पर ध्यान केंद्रित किया गया है, लेकिन हाल ही में एक परियोजना ने एक नया आयाम जोड़ा: नुकसानदेह हवाओं को बाधित करते हुए बिजली उत्पादन।

एफआईयू के मैकेनिकल इंजीनियर एंड्रेस ट्रेमेंटे के साथ, चौधरी ने स्क्रू जैसी टर्बाइनों की एक प्रणाली तैयार की, जो किसी इमारत के चील या नाले की पूरी लंबाई तक बनाई जा सकती है। एरोडायनामिक शमन और विद्युत प्रणाली के लिए डब किए गए एएमपीएस, टर्बाइन के लंबे खंडों को तेज हवाओं से उत्पन्न हवा के शक्तिशाली भंवर में बाधा डालते हैं क्योंकि वे एक इमारत पर हमला करते हैं और ऊपर और छत पर यात्रा करते हैं। ये भंवर छत के नुकसान के अधिकांश के लिए जिम्मेदार हैं, टाइलों और दादों को चीर कर बारिश को प्रवेश करने की अनुमति देते हैं, और इमारतों के ठीक ऊपर छतों को चूसने के रूप में वे संरचनाओं के तेज मार्जिन के साथ ऊपर की ओर लिफ्ट बनाते हैं।

चौधरी कहते हैं, '' हम तूफान को रोकने की कोशिश नहीं कर रहे हैं। “इमारतों पर हवा के प्रभाव को कम करना हमारा पहला मापदंड है। लेकिन जैसा कि हम करते हैं, हमने सोचा कि क्यों न कुछ ऐसा बनाया जाए जो गतिशील हो, जो उस हवा को तोड़ सके और उसे एक ऐसे मित्र में बदल सके जो हरित ऊर्जा पैदा करता है। ”

प्रौद्योगिकी के लिए उनकी दृष्टि, जिसमें एक लंबित पेटेंट है, का उपयोग व्यक्तिगत इमारतों को अधिक टिकाऊ बनाने के लिए किया जा सकता है, साथ ही देश में कहीं भी तूफान के किसी भी स्तर से होने वाले नुकसान को कम करने के लिए। हालाँकि, वे अभी भी सिस्टम पर परीक्षण चला रहे हैं, लेकिन चौधरी का कहना है कि टर्बाइनों को बवंडर सिस्टम के पास हवाओं से नुकसान को कम करने में मदद करनी चाहिए (लेकिन शायद प्रत्यक्ष हिट में नहीं)। और या तो एक नगर निगम के ग्रिड में बिजली खिलाने या घर के बैटरी सिस्टम को उन लोगों के समान चार्ज करने से जो पहले से ही सौर पैनलों के लिए मौजूद हैं, चौधरी का कहना है कि एक ब्लैक-लेवल तूफान के दौरान एक एकल घर द्वारा उत्पन्न बिजली आसानी से एक छोटे रेफ्रिजरेटर, सेल फोन, लैपटॉप को बिजली दे सकती है और कुछ दिनों के लिए कई रोशनी।

"प्रत्येक इमारत को यथासंभव आत्मनिर्भर होने की आवश्यकता है, " वे कहते हैं। "लोगों को किसी भी तरह की तबाही के लिए तैयार रहने की जरूरत है, और उत्पन्न-उत्पन्न शक्ति पर भरोसा करने के बजाय अपनी स्वयं की ऊर्जा की आपूर्ति करने में सक्षम होना चाहिए।"

चौधरी के अनुसार, एएमपीएस सर्वव्यापी, पांच से सात मील प्रति घंटे की हवाओं से भी पूरे ग्रह में दिन और रात में बिजली की पूरक मात्रा उत्पन्न कर सकता है।

उन्होंने कहा कि कई बड़ी छत कंपनियों ने पहले से ही इस अवधारणा के व्यवसायीकरण की संभावना में रुचि व्यक्त की है, और वह और उनके सहकर्मी वास्तुकारों के साथ काम कर रहे हैं जो सौंदर्यवादी रूप से आकर्षक डिजाइनों के साथ आते हैं।

ओशन पॉवर टेक्नोलॉजीज 'पीबी 3 पॉवरबॉय न्यू जर्सी (महासागर पॉवर टेक्नोलॉजीज) के तट पर तैनात ओहू के तट से दूर मरीन कॉर्प्स बेस हवाई के केनोहे बे में, समुद्री जीवन एक पावरबॉय सीबर्ड एंकर के चारों ओर रहता है, जो एक कृत्रिम चट्टान के रूप में कार्य करता है। (ओशन पॉवर टेक्नोलॉजीज) जब पूरी तरह से तरंग क्रिया द्वारा चार्ज किया जाता है, तो बुआ गर्मी के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा का निर्वहन करती है, शायद मछली और अन्य समुद्री आगंतुकों को पास में दुबकने के लिए एक प्रोत्साहन। (ओशन पॉवर टेक्नोलॉजीज)

तूफ़ानी हवाएँ शक्तिशाली और स्वयं में हानिकारक नहीं होती हैं, लेकिन वे उन खतरों को भी पैदा करती हैं जहाँ बड़ी समुद्र के रूप में भूमि समुद्र से मिलती है। न्यू जर्सी स्थित एक कंपनी को पहली बार साक्षी मिली कि 2011 की हरिकेन इरेन के दौरान उसकी तरंग-ऊर्जा वाली नौकाओं ने कैसा प्रदर्शन किया, कुछ आशाजनक संकेत के साथ कि तूफान और टाइफून से उत्पन्न विशाल लहरें एक दिन बिजली के बूस्ट प्रदान करती हैं जब वे गुजरते हैं।

ओसन पॉवर टेक्नोलॉजीज के व्यवसाय और परियोजना विकास के उपाध्यक्ष देबोराह मोंटागना का कहना है कि कंपनी के पीबी 3 पावरबॉयज में बैटरी चार्ज करने के लिए लगातार बिजली पैदा करने की क्षमता है जो 44 से 150 किलोवाट घंटे तक स्टोर कर सकती है। पूर्ण रूप से शांत रहने के दौरान, उस वस्तु की शक्ति आवश्यकताओं के आधार पर, कई दिनों तक उससे जुड़ी किसी भी चीज़ को शक्ति प्रदान करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। जब बैटरी पूरी तरह से चार्ज हो जाती है, तो गर्मी के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा निकलती है, जो मोंटगना कहती है कि समुद्री जीवन विशेष रूप से आनंद लेता है।

2011 में, जब तूफान इरेन पूर्वी सीबोर्ड पर हंगामा कर रहा था, ओशन पावर के यूएस नेवी और होमलैंड सिक्योरिटी पार्टनर्स पूछ रहे थे कि क्या कंपनी न्यू जर्सी के तूफान के आगे स्थित अपनी 10, 000 टन की टेस्ट बुआई में लाएगी। नहींं, कंपनी ने कहा: हम इसे वहां छोड़ना चाहते हैं और देखना चाहते हैं कि क्या होता है।

सामान्य परिस्थितियों में बुआ अपनी बिजली उत्पादन और अन्य एनालिटिक्स पर प्रति घंटा रिपोर्ट भेजती थीं और यह पूरे आइरीन में ऐसा करती रही।

"हम इसके प्रदर्शन पर पूरी रिपोर्ट प्राप्त करते रहे, और हमने तूफान इरेने के माध्यम से बिजली पैदा की, " मोंटेग्ना कहते हैं। “अगर हमारे पास एक ग्राफ था, तो आप तूफान के दिन बिजली उत्पादन में एक बड़ा उछाल देख पाएंगे। हमने इसे 100 साल के तूफान से बचे रहने के लिए डिज़ाइन किया है, लेकिन आप कभी नहीं जानते कि यह कब दिखाई देगा। ”

कंपनी ने 2010 में हवाई में नौसेना के साथ काम किया, यह प्रदर्शित करने के लिए कि कैसे बुर्जों को स्थलीय बिजली ग्रिड में झुका दिया जा सकता है, लेकिन पूरी तरह से परिपक्व प्रौद्योगिकी की कमी का हवाला देते हुए, कंपनी ने हाल ही में समुद्र के अनुप्रयोगों के लिए ऑन-डिमांड पावर पैदा करने पर अधिक ध्यान केंद्रित किया है, जैसे तेल रिसाव, अनुसंधान पोत या पानी की निगरानी उपकरण।

मियामी में, चौधरी का कहना है कि मैथ्यू ने इमारतों को कोई नुकसान नहीं पहुंचाया, लेकिन 100 मील-प्रति घंटे की हवाओं ने हजारों लोगों को सत्ता से बाहर कर दिया। लोग तूफान की ऊर्जा को कम करने या कटाई करने के लिए सिद्धांतों का परीक्षण करते रहते हैं, लेकिन अभी तक, कुछ भी नहीं निकला है।

"मैं अपने छात्रों को बताता हूं कि तूफान के साथ खेलने की कोशिश करने के बजाय, उन चीजों का निर्माण क्यों नहीं किया जाता है जो चालाक और अधिक लचीला हैं?" वे कहते हैं।

क्या हम एक तूफान से ऊर्जा पर कब्जा कर सकते हैं?