Comme les phénomènes naturels destructeurs disparaissent, les ouragans sont parmi les poids lourds. Sans les vents orageux et les débris de projectiles qui en résultent, un ouragan est un travail désagréable pour les inondations massives qui se produisent lorsqu’un atterrissage atterrit et s’éclipse. Demandez aux habitants des Carolines côtières et de la Géorgie cette semaine alors qu’ils s’écroulent dans le déluge du week-end de l’ouragan Matthew.
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En termes d’énergie stockée et relâchée, les ouragans ont un impact énorme. Votre cyclone tropical «moyen» pourrait libérer l'équivalent de 600 térawatts d'énergie, dont un quart de pour cent sous forme de vent; la grande majorité de l'énergie contenue dans un ouragan se présente sous la forme de chaleur stockée et libérée lorsque la vapeur d'eau se condense en pluie.
Ainsi, bien que le vent ne représente qu'une petite partie de la production totale d'énergie d'un ouragan, il génère toujours de grandes quantités d'énergie: environ 1, 5 térawatts, soit un peu plus du quart de la capacité de production d'électricité totale mondiale actuelle de 5, 25 térawatts. Le vent d'une tempête est une mine d'or d'énergie propre.
Mais, à l'instar de ma propre notion enfantine selon laquelle on pourrait résoudre les problèmes énergétiques du monde simplement en passant une énorme rallonge au soleil, comment fait-on pour traquer les ouragans afin de récolter leur énergie?
Les défis sont évidents. Des kilomètres de large se forment en pleine mer, avec des pistes sinueuses qui heurtent rarement deux fois le même secteur de la côte. Il n'est ni simple ni même souhaitable de s’abîmer dans un parc éolien mobile sur le passage d’un cyclone. Certains chercheurs visent plutôt des systèmes de production d'électricité fonctionnant 24 heures sur 24, capables de résister aux ouragans, mais qui peuvent également tirer parti du potentiel énergétique accru en cas de tempête.
Une approche a été de repenser l'éolienne elle-même. Au Japon, CNN a fait état de la refonte d’un ventilateur commun par un entrepreneur pour éliminer les pales vulnérables. Atsushi Shimizu, fondateur de la start-up énergétique Challenergy, a conçu un modèle de style «batteur à oeufs» élégant, avec des pales verticales intercalées entre les plates-formes supérieure et inférieure, conçues pour résister aux typhons violents du Japon. Capable de tourner dans les deux sens mais également de se resserrer afin de réguler le taux de rotation de l'éolienne, la conception de Shimizu tient compte de la configuration imprévisible des vents au Japon, tout en prévenant les dommages causés par une rotation incontrôlée.
Le premier prototype de terrain a été installé à Okinawa en 2016. L'éolienne serait capable de capter l'énergie des forces de levage en rotation des vents forts, connues sous le nom de forces de Magnus, ainsi que des vents en ligne droite. Mais Challenergy indique sur son site Web qu’ils n’ont pas encore d’estimations pour la production d’énergie et les vents maximums soutenus.
Les turbines à aubes conventionnelles doivent être verrouillées pendant les tempêtes, stoppant ainsi la production d'énergie. Les fortes tempêtes accompagnées de vents violents peuvent provoquer leur défaillance catastrophique en cas de défaillance du mécanisme de verrouillage, comme ce fut le cas pour une éolienne en 2011 à Ayrshire, en Angleterre.
D'autres ont conçu des éoliennes à axe vertical, mais la variété familière à axe horizontal avec de longues pales reste la norme en raison de leur prix abordable et de leur efficacité.
Arindam Gan Chowdhury et son équipe testent leur système d'atténuation aérodynamique et de puissance (AMPS) avec cette visualisation de flux utilisant de la fumée et du gravier. (Arindam Gan Chowdhury) À Miami, Arindam Gan Chowdhury dirige un laboratoire d'éoliennes au Centre de recherche sur les ouragans de l'Université internationale de Floride. Constitué d'une banque de 12 ventilateurs, chacun actionné par un moteur de 700 chevaux, ce «mur du vent» peut générer des tempêtes allant jusqu'à 157 milles à l'heure, soit l'équivalent d'un ouragan de catégorie 5. Les recherches de Chowdhury portent principalement sur l'atténuation des impacts du vent sur les bâtiments, mais un projet récent a ajouté une nouvelle dimension: la production d'électricité tout en perturbant les vents violents.
En collaboration avec Andres Tremante, ingénieur en mécanique de la CRF, Chowdhury a mis au point un système d'éoliennes en forme de vis pouvant être monté sur toute la longueur des gouttières ou des gouttières d'un bâtiment. Surnommé AMPS, pour les systèmes aérodynamiques d'atténuation et d'alimentation, les longues turbines interrompent les vortex d'air puissants générés par les vents violents lorsqu'ils frappent un bâtiment et se déplacent le long du toit. Ces tourbillons sont responsables de la majorité des dégâts sur les toits: ils arrachent les tuiles et les bardeaux et permettent à la pluie de pénétrer. Ils aspirent même les toits des bâtiments car ils créent un soulèvement ascendant le long des limites tranchantes des structures.
«Nous n'essayons pas de maîtriser les ouragans», déclare Chowdhury. «La réduction de l'effet du vent sur les bâtiments est notre premier critère. Mais en faisant cela, nous avons pensé, pourquoi ne pas créer quelque chose de dynamique, qui puisse briser ce vent et le transformer également en un ami produisant de l’énergie verte. ”
Sa vision de la technologie, dont le brevet est en instance, est qu’elle peut être utilisée pour rendre des bâtiments individuels plus durables tout en réduisant les dommages qu’ils subissent lors de tempêtes, partout dans le pays. Bien qu'ils effectuent encore des tests sur le système, Chowdhury affirme que les turbines devraient même aider à réduire les dommages causés par les vents à proximité des systèmes de tornade (mais probablement pas directement.). Et en introduisant de l'électricité dans un réseau municipal ou en chargeant des systèmes de batterie domestiques similaires à ceux qui existent déjà pour les panneaux solaires, Chowdhury indique que l'électricité générée par une seule maison pendant une tempête de panne de courant pourrait facilement alimenter un petit réfrigérateur, un téléphone portable, un ordinateur portable. et plusieurs lumières pour une poignée de jours.
«Chaque bâtiment doit être aussi autonome que possible», dit-il. «Les personnes doivent être prêtes à faire face à toute sorte de catastrophe et pouvoir fournir leur propre énergie au lieu de compter sur l’énergie générée par le réseau.»
Le système AMPS peut générer des quantités supplémentaires d’énergie, même à partir des vents omniprésents de cinq à sept milles à l’heure qui se produisent jour et nuit sur la planète entière, selon Chowdhury.
Plusieurs grandes entreprises de toiture ont déjà manifesté leur intérêt pour la possibilité de commercialiser le concept, ajoute-t-il. Ses collègues et lui-même collaborent avec des architectes pour proposer des conceptions esthétiquement attrayantes qui amélioreraient la ligne de toit.
Le PB3 PowerBuoy d'Ocean Power Technologies déployé au large des côtes du New Jersey (Ocean Power Technologies) 
Dans la baie de Kaneohe, à la base du Corps de la marine, à Hawaii, au large de la côte d’Oahu, la vie marine fourmille autour d’une ancre de fond marin PowerBuoy, qui constitue en quelque sorte un récif artificiel. (Ocean Power Technologies) 
Lorsqu'elle est complètement chargée par l'action des vagues, la bouée libère l'excès d'énergie sous forme de chaleur, ce qui peut inciter les poissons et autres visiteurs de la marine à se cacher à proximité. (Ocean Power Technologies) Les vents d'ouragan ne sont ni puissants ni dommageables, mais ils créent également des dangers lorsque la terre rencontre la mer, sous la forme de grosses vagues. Une société basée dans le New Jersey a pu constater de visu le fonctionnement de ses bouées à énergie houlomotrice lors de l’ouragan Irene de 2011, avec quelques indices prometteurs indiquant que les vagues géantes générées par les ouragans et les typhons pourraient un jour dynamiser leur passage.
Deborah Montagna, vice-présidente des activités et du développement de projets chez Ocean Power Technologies, explique que les PBB PowerBuoys de la société ont la capacité de générer en continu de l'énergie pour charger des batteries pouvant stocker de 44 à 150 kilowattheures. Pendant les périodes de calme absolu, cela représente suffisamment d'énergie pour alimenter en électricité tout ce à quoi il est connecté pendant plusieurs jours, en fonction des besoins de cet élément. Lorsque la batterie est complètement chargée, l'énergie excédentaire est libérée sous forme de chaleur, ce que la vie marine semble particulièrement apprécier, selon Montagna.
En 2011, lorsque l'ouragan Irene a balayé la côte est, les partenaires de la marine américaine et de la Sécurité intérieure de Ocean Power chez Ocean Power ont demandé si la société apporterait leur bouée d'essai de 10 000 tonnes située au large de la côte du New Jersey, juste avant la tempête. Non, la société a déclaré: nous voulons en rester là et voir ce qui se passe.
Dans des conditions normales, la bouée envoyait des rapports horaires sur sa production d’énergie et d’autres analyses, et elle continuait de le faire dans tout Irene.
«Nous avons continué à recevoir des rapports complets sur ses performances et nous avons généré de l'électricité tout au long de l'ouragan Irene», a déclaré Montagna. «Si nous avions un graphique, vous pourriez voir un grand bond dans la production d'électricité le jour de la tempête. Nous l'avons conçu pour survivre à la tempête de 100 ans, mais on ne sait jamais quand cela se produira. ”
La société a travaillé avec la marine américaine à Hawaï en 2010 pour montrer comment les bouées pourraient être reliées aux réseaux électriques terrestres. Toutefois, invoquant un manque de technologie entièrement développée, la société s’est récemment davantage concentrée sur la production d’énergie à la demande pour des applications en mer. comme des plates-formes pétrolières, des navires de recherche ou des équipements de surveillance sous-marins.
À Miami, Chowdhury a déclaré que Matthew n'avait pas endommagé les bâtiments, mais les vents de 100 milles à l'heure avaient coupé le courant à des milliers de personnes. Les gens continuent à tester des théories pour amortir ou récolter l'énergie des ouragans, mais jusqu'à présent, rien n'a échoué.
«Je dis à mes étudiants, au lieu d'essayer de jouer avec l'ouragan, pourquoi ne pas construire des choses plus intelligentes et plus résilientes?» Dit-il.
