održivost
Svijet sve većih energetskih potreba i smanjenih resursa mora nužno tražiti nove izvore moći.
Obnovljiva energija je višegodišnja popularna tema razgovora posljednjih godina, ali ideja je daleko prije svih razgovora o „vrhuncu nafte“: Na primjer, i vjetar i solarna energija stoljetne su ideje. Američki patentni broj US389124, „Solarna ćelija“datira iz 1888. godine, dok je energija vjetra još uvijek starija: U Europi su vjetrenjače korištene za mljevenje zrna većinu prošlog tisućljeća. (Međutim, vjetrenjača je prvi put korištena za proizvodnju električne energije relativno nedavno, 1887. godine u Glasgowu.)
Alternativa fosilnim gorivima i drugim neobnovljivim izvorima i dalje se razvija. Evo ih 8. Iako mnogi uključuju znatne troškove pokretanja i nisu stvarno izvedivi u velikoj mjeri, ipak predstavljaju uzbudljive nove smjerove razmišljanja. Nadamo se optimistički da će oni pomoći usmjeravati proizvodnju energije prema održivijoj budućnosti (hladnim inženjeringom).
1. Okeanski valovi
Ovo je priča o plutači i djevojci. To je grozno kazna, ali zaista, to je: inženjer elektrotehnike Annette von Jouanne pokušava pomno izraditi plutaču iskoristiti snagu mora. Ideja je nevjerojatno jednostavna: usidri se bakrena žica. Stavite magnet oko sebe. Pomičite magnet gore-dolje (u ovom slučaju to je posao prepušten valovima). To inducira električnu struju u žici, kao što će se mnogi sjetiti iz srednjoškolskog laboratorija za fiziku. Inspiriran izdiganjem vode dok je surfao na obali Havaja, von Jouanne je zamisao proširio i ubacio je u more u pokušaju da koristi stalno prisutnu kinetičku energiju oceanskih valova.
Ispada da ideja djeluje: plutača koju je testirala u svom laboratoriju simuliranim prosječnim valom proizvela je tri kilovata snage ili dovoljno za napajanje dvije kuće, što je dalo poticaj daljnjim ispitivanjima. Njeni prvi prototipi slabo su djelovali, ali kako kaže, proboji se gotovo uvijek rađaju neuspjesi, a putanja njenog rada je optimistična: tijekom godina, njezini su se projekti poboljšavali, a ona je nakon toga vidjela povećanje oba vladina financiranja znanosti i interes tvrtki za čistu energiju.
Von Jouanne je i dalje vodeća figura u brzo razvijajućem području istraživanja valne energije i djeluje u nadi da će njezine plutače jednog dana pomoći da javnosti očiste obnovljivu energiju.
2. Otpad
Ideja je utopijska: stroj koji smeće pretvara u energiju. U ovom slučaju, pomalo utopija je izdržala terenske testove u stvarnom svijetu, iako na lokalitetu manje od utopijskog: Američka vojska koristila je dva generatora sa pogonom na odbijanje kako bi napajala svoje operacije u blizini Bagdada u Iraku. To je pomoglo ublažiti nekoliko problema za vojsku u neprijateljskim uvjetima, jer je to značilo smanjenu potrebu za konvojima goriva i rutama za smeće, a oba su bila laka meta napada. Tako je vojska dijelom iščupala svoje komadiće papira i ostatke hrane.
Sustav djeluje otprilike ovako: Suho smeće poput kartona i stiropora komprimirano je u pelete i zagrijavano dok ne postane sintetički plin pomalo nalik na propan. U međuvremenu, ostaci hrane i tekućine fermentiraju se u etanol. Sinh-plin i etanol se kombiniraju kako bi se napajala generator. Generator također treba neku vanjsku energiju, ali koristi oko 5% dizela koliko bi takav generator obično trebao, dok baza stvara tek 1/30 otpada, što bi inače bilo potrebno.
Iskorištavanja američke vojske pokazala su održivost smeća, tako da je možda vrijeme da svoje smeće stavimo u upotrebu u manje borilački kontekst.
3. Nogomet
Zamislite da energiju koju generira nogometna igra upotrebljavate za napajanje vaše svjetiljke za čitanje. Upravo je to ideja koja stoji iza Soccket-a, nogometne lopte koja pohranjuje kinetičku energiju stvorenu upotrebom u igri kao električnu energiju.
Jessica Matthews, studentica Harvarda s korijenima u Nigeriji, željela je pronaći način da se nogometom, najpopularnijom igrom na svijetu, pomogne u poboljšanju života ljudi u zemljama u razvoju. Rezultat je Soccket, koji može proizvesti 3 sata LED svjetla sa 30 minuta igre. Matthews kaže da se nada da bi njen izum mogao zamijeniti uporabu kerozina, prisjećajući se posjeta Nigeriji tijekom kojih je toksično svjetiljko otežalo disanje.
Iako su očita ograničenja projekta - Soccketov relativno visok trošak, mala razmjera na kojoj on proizvodi snagu - ideja stvaranja snage izvan igre je elegantna.
4. Bicikli
Uključite ručicu, upalite svjetlo? Generatori s pogonom na biciklu mogu stvoriti priličnu snagu: Na primjer, profesionalni biciklista može pedalirati brzinom od preko 400 W po satu (običan smrtnik može proizvesti pola toga). Naravno, to jedva daje udubljenje u potrošnji energije većine ljudi: prosječni američki dom koristio je 940 kilovat sati mjesečno u 2011. Ipak, vaš je bicikl više nego dovoljan za punjenje malih uređaja, a istovremeno vam daje zdrav osjećaj kako mnogo truda koji kilovat-sat uistinu uključuje.
Neke organizacije stavljaju generatore bicikala u središte pažnje: Ovaj danski hotel nudi svojim klijentima vaučere za obrok u zamjenu za vožnju svojih bicikala s generatorima na 15 minuta, dok glazbeni festival sa sjedištem u San Franciscu (gdje drugdje?) Koristi bicikle kako bi napajao svoj zvuk sustav.
Entuzijasti "uradi sam" mogu pronaći više besplatnih planova za izgradnju jednog online.
5. Urin
Ponekad oskudni resursi daju inovativna rješenja. Četiri nigerijske djevojke stvorile su metodu za proizvodnju električne energije koju pokreće pee. Njihov dizajn izdvaja vodik iz urina i može proizvesti šest sati snage za svaku litru.
Naravno, njihov prototip ima znatna ograničenja - njegova elektrolitička ćelija zahtijeva energiju za pokretanje, a njegov izvor goriva, čisti vodik, je isparljiv. Međutim, njihov izum ostaje impresivan inženjering, pogotovo s obzirom na njihovu dob: Ni jedan od njih nije bio stariji od 15 godina na završetku projekta.
6. Udarci brzine
Putnici na jugozapadu Engleske ovih dana možda stvaraju snagu svojim automobilima: Grad je počeo postavljati elektrokinetičke cestovne rampe. Svaka rampa sadrži metalne ploče koje se komprimiraju kada automobil prođe, napajajući unutarnji generator. Proizvedena energija kreće se od 5 do 50 kW, ovisno o težini vozila u prolazu.
Izumitelj iz Dorseta, Peter Hughes, proveo je 12 godina dizajnirajući svoj koncept, koji može pomoći semaforima, semaforima i drugoj gradskoj infrastrukturi.
7. Morski mikrobi
Laičkom promatraču mikrobi koji proizvode električnu energiju izgledaju poput ruba znanosti i znanstvene fantastike. Međutim, oni su vrlo stvarni: Istraživači sa sveučilišta u Istočnoj Angliji proučavali su bakteriju nazvanu Shewanella oneidensis, koja proizvodi bjelančevine koje mogu prenijeti struju u metale.
Morski mikrob uspješno je umjetno sintetiziran, a laboratorijski testovi pokazali su da se energija koju proizvode proteini na njegovoj površini mogu iskoristiti za električnu energiju. Doktor Tom Clarke, biolog iz Istočne Anglije, objašnjava:
Znanstvenicima je već neko vrijeme poznato da bakterije djeluju na minerale i metale, ali ovo je prvi put da su pokazali da izravno ispuštaju električnu struju. Možda postoje druge vrste koje to čine čak i bolje nego kod nas. Te bakterije pokazuju veliki potencijal kao mikrobne gorivne ćelije, u kojima se električna energija može stvoriti propadanjem kućnih ili poljoprivrednih otpadnih proizvoda.
8. Vjetrenjače
Ideja vjetroagregata etablirana je u krugovima alternativne energije, ali ideja vjetrenjače je relativno nova: Shawn Frayne je zamislio tijekom izleta 2004. godine u ribarsku zajednicu izvan Haitija. Za razliku od tradicionalne usmjerene turbine, koja koristi vjetar za pokretanje svojih rotora, vjetrovni remen koristi aerodinamični fenomen poznat kao aeroelastično lepršanje kako bi izvukao energiju iz vjetra.
Tehnologija može izvlačiti energiju iz vjetra u mjerilima i troškovima nedostupnim tradicionalnim turbinama. Na čelu s Frayneom, grupa za proizvodnju energije vjetra Humdinger trenutno radi na razvoju i implementaciji nekoliko veličina i modela svog prototipa širom svijeta - vjetrobrani sada postoje u Hong Kongu, Španjolskoj, Ekvadoru i Kanadi.
