Последние 24 года Марк З. Якобсон, профессор гражданской и экологической инженерии в Стэнфорде, разрабатывал сложную компьютерную модель для изучения загрязнения воздуха, энергетики, погоды и климата. Недавно модель использовалась для моделирования развития ураганов. Другой — определить, сколько энергии ветряные турбины могут извлечь из глобальных ветровых течений.В свете этих недавних модельных исследований и после ураганов «Сэнди» и «Катрина», по его словам, было естественным задаться вопросом: что произойдет, если ураган столкнется с большим количеством прибрежных ветряных турбин?
Будет ли извлечение энергии из-за шторма, вращающего лопасти турбин, замедлять ветер и уменьшать ураган, или ураган разрушит турбины?Поэтому он продолжил разработку модели и моделирование того, что могло бы произойти, если бы ураган натолкнулся на огромную ветряную электростанцию, простирающуюся на много миль от берега и вдоль побережья.
Удивительно, но он обнаружил, что ветряные турбины могут настолько ослабить ураган, что снизить пиковую скорость ветра до 92 миль в час и уменьшить штормовой нагон на 79 процентов.Исследование, проведенное Джейкобсоном, Кристиной Арчер и Уиллетт Кемптон из Университета Делавэра, было опубликовано в Интернете в журнале Nature Climate Change.
Исследователи смоделировали три урагана: «Сэнди» и «Исаак», обрушившиеся соответственно на Нью-Йорк и Новый Орлеан в 2012 году; и Катрина, опустошившая Новый Орлеан в 2005 году.«Мы обнаружили, что наличие ветряных турбин замедляет ветры внешнего вращения урагана», — сказал Джейкобсон. «Это способствует уменьшению высоты волны, что уменьшает движение воздуха к центру урагана, увеличивая центральное давление, которое, в свою очередь, замедляет ветры всего урагана и быстрее рассеивает его».
В случае Катрины модель Якобсона показала, что массив из 78 000 ветряных турбин у побережья Нового Орлеана значительно ослабил бы ураган задолго до того, как он достигнет берега.В компьютерной модели к тому времени, когда ураган «Катрина» достиг суши, имитируемая скорость ветра уменьшилась на 36-44 метра в секунду (от 80 до 98 миль в час), а штормовой нагон уменьшился на 79 процентов.Для урагана «Сэнди» модель прогнозировала снижение скорости ветра на 35-39 метров в секунду (от 78 до 87 миль в час) и снижение штормовых нагонов на целых 34 процента.
Якобсон признает, что в Соединенных Штатах существует политическое сопротивление установке нескольких сотен морских ветряных турбин, не говоря уже о десятках тысяч. Но он считает, что есть два финансовых стимула, которые могут мотивировать такие изменения.Один из них — снижение стоимости ущерба от урагана.
Ущерб от сильных ураганов, вызванных сильными ветрами и наводнениями, вызванными штормовыми нагонами, может исчисляться миллиардами долларов. Например, ураган «Сэнди» нанес ущерб трем штатам страны примерно на 82 миллиарда долларов.Во-вторых, сказал Джейкобсон, ветряные турбины окупятся в долгосрочной перспективе, вырабатывая обычную электроэнергию, в то же время уменьшая загрязнение воздуха и глобальное потепление, а также обеспечивая энергетическую стабильность.
«Турбины также уменьшат ущерб в случае урагана», — сказал Джейкобсон. «Эти факторы, каждый по отдельности, снижают стоимость морских турбин для общества и должны быть достаточными, чтобы мотивировать их разработку».Альтернативный план защиты прибрежных городов предполагает строительство массивных морских дамб. Якобсон сказал, что, хотя они могут остановить штормовой нагон, они не повлияют существенно на скорость ветра.
Стоимость для них также значительна: по оценкам, от 10 до 40 миллиардов долларов на установку.По словам Якобсона, современные турбины могут выдерживать скорость ветра до 112 миль в час, что находится в диапазоне от урагана 2–3 категории.
Его исследование предполагает, что наличие массивных турбинных решеток, вероятно, не позволит ураганным ветрам достичь таких скоростей.