https://bodybydarwin.com
Slider Image

Aquest “mantell d’invisibilitat” de l’oceà fa que les onades siguin més grans i millors

2022

Qualsevol persona que hagi jugat alguna vegada al surf sap que les ones tenen prou poder per assolar-se. Existeixen diversos dissenys per obtenir una mica d'aquesta energia des de l'oceà i a les nostres cases i cotxes, però la tecnologia sempre ha quedat enrere dels seus cosins renovables.

En comparació amb els panells solars i els aerogeneradors, el dur entorn marí fa que els dispositius d’energia d’ones siguin més cars i la necessitat de grans onades restringeixin les possibles ubicacions d’instal·lació. Gran part de la investigació d’enginyeria fins ara s’ha centrat a fer que els dispositius siguin més rendibles augmentant la quantitat de potència que poden extreure d’una onada determinada, però un equip de físics està provant un enfocament diferent: simplement augmentar les ones.

Els molins de vent i els dispositius d'ones aprofiten els moviments de la naturalesa per generar energia elèctrica, però mentre que les turbines de tres fulles cada vegada més marquen el paisatge, les boies de bombament encara han de prendre el relleu d'una línia de costa nord-americana. "Pensem en el camp de l'energia de les onades com a trenta anys després del vent, diu Kelley Ruehl, investigadora en energia d'aigua dels laboratoris nacionals de Sandia.

Des de tires semblants a serps que es flexionen amb ondulacions entrants fins a plaques de mar que es mouen amb onades que passen, una gran varietat de dissenys competeixen per dominar, cadascun amb els seus propis punts. Les recol·lectores d’energia d’ones han de funcionar en un entorn més punyent que altres generadors. L’aigua salada descompon materials, els percebes broten en crepitacions crucials i tot el sistema ha de funcionar on les ones (i les forces) siguin el més violentes possibles. Per empitjorar, només algunes zones tenen ondulacions prou intenses com per a la pena experimentar. "La costa oest [dels EUA], Alaska i Hawaii", diu Ruehl, marcant uns quants. "On pensis que és una destinació de surf, és allà on tens les onades més grans."

Si un equip de físics liderat per Huanyang Chen de la Xiamen University de la Xina pot ampliar un dispositiu que han descrit a Physical Review Letters a principis d’aquest mes, però, pot ampliar el nombre de punts adequats per a l’energia de les ones a tot el món.

Chen, físic, sol passar el temps dissenyant materials per enganyar la llum a actuar de maneres estranyes, com els anomenats capes d’invisibilitat que exploten les característiques de la superfície de nanòmetre per doblegar les ones de llum al voltant d’un objecte no perturbat. Potser no hauria pensat entrar en enginyeria d’aigua si no fos per l’amistat amb Zhenyu Wang, un professor d’enginyeria hidràulica de la Universitat de Zhejiang. Un dia, durant un cafè, van discutir si podien domesticar l'aigua també, ja que tant les aigües com les ones de llum es comporten igualment en un sentit matemàtic. Wang va tenir accés a un tanc d’onades de camp de futbol de la seva universitat, per la qual cosa van decidir provar-ho.

Si bé canviar el comportament de les ones de llum depèn de manipular la seva resposta a camps magnètics i elèctrics amb objectes a escala nanòmetre, és molt més fàcil controlar les ones d’aigua. Aquestes ones també depenen de dos nombres: l’acceleració de la gravetat de la Terra i la profunditat de l’oceà. "No es pot canviar la gravetat", diu Chen, "també hem canviat la profunditat". A més, les ones d'aigua són molt més grans.

Amb les idees d'un disseny del 2015 que concentrava els microones, Chen va assotar una estructura molt més gran que podria centrar les ones d'aigua d'una manera similar. Presenta un munt d’aletes rectangulars disposades en un anell, situades cada una en una superfície que s’aixeca a mesura que es mou cap a l’interior (vegeu més amunt). Quan les ones que es troben dins d’un rang ampli de longituds d’ona entren a l’anell, les aletes les guien cap al pendent cap a la regió interior més petita i poc profunda, on la seva energia concentrada fa que es produeixi una erupció amb força addicional. El canvi suau (a diferència del pas a pas) de la configuració també "retorna" l'interior per a una mida específica d'ones (el que significa que les ones d'aquest tipus sorgeixen del dispositiu essencialment sense canvis), però es tracta d'una característica de bonificació que no Chen afirma que afecta la seva capacitat per concentrar les ones.

En una demostració (que es pot veure en els vídeos a continuació), Chen i Zhenyu van utilitzar un concentrador d’amplada de 17 polzades per transformar les ondulacions de fraccions d’alçada de polzada en ondulades tres vegades més altes, basculant un vaixell de paper amb efectes dramàtics. Chen diu que el factor d’amplificació depèn de la distància entre l’anell exterior i l’anell intern i que els enginyers podrien augmentar-lo encara més a la pràctica.

"promo_image": {// youtu.be/tVAQKG4IuvA titulars ": {descripció de les ones mil·limètriques": {les ondulacions d'una màquina d'ones fan caure un vaixell de paper. distribuïdor ": promo_image": {// youtu.be/suFujNl2OVc titulars ": {descripció de les ones": {el dispositiu concentra les ones, fent-les tres vegades més altes i nou vegades més energètiques. distribuïdor ":

Triplicar l’altura d’una ona augmenta l’energia disponible nou vegades, de manera que aconseguir que les versions supersonalitzades d’aquests concentradors estiguin en estat salvatge podrien ampliar les zones de producció d’energia d’ones molt més enllà de les destinacions de surf. Però el dimoni està en els detalls, i plantar alguns generadors de boies al centre (en lloc d'un vaixell de joguines), i afegir-hi la costa est no seria necessàriament una victòria.

Ruehl afirma que la idea de maximitzar la quantitat d’energia que podem treure d’una ona és d’interès per al camp d’energia de l’ona, “però cal pensar on s’està desplegant això. Hi ha una ruta de migració de balenes allà? Què passa amb les algues?

A diferència de les boies o plaques de fons que viuen només a la superfície, o bé al mar, el concentrador de Chen tallaria tota la columna d'aigua de dalt a baix, la qual cosa fa que la selecció dels emplaçaments sigui difícil. Posar un risc prop de la costa interfereix tant amb la fauna submarina com amb les activitats de superfície com el transport marítim i la pesca, però construir fora del mar requeriria una megastructura impossible per arribar al fons. Si existeixen ubicacions adequades, seran limitats.

No obstant això, Chen i Zhenyu estan jugant a provar. S’imaginen provant un concentrador de centenars de peus d’amplada entre illes al sud de Xangai. La superfície marítima és relativament plana i poc profunda, i el govern ja ha desplegat un generador d'energia mareomotriu.

Encara que aquest disseny tingui problemes, Chen espera que el concentrador sigui només un dels molts trucs d’òptica que els enginyers poden cooptar per l’àrea marina. "Per a l'òptica és molt dur, però per a les ones d'aigua, és molt senzill", afirma Chen. "Aquest és només el començament."

Cada obra d’art té el seu propi microbioma.  La majoria podria utilitzar probiòtic.

Cada obra d’art té el seu propi microbioma. La majoria podria utilitzar probiòtic.

Aquest antic parent de dinosaures sembla sorprenentment un cocodril

Aquest antic parent de dinosaures sembla sorprenentment un cocodril

La gonorrea resistent als antibiòtics és un problema enorme i només empitjora

La gonorrea resistent als antibiòtics és un problema enorme i només empitjora