udržateľnosť
Svet rastúcich energetických potrieb a znižujúcich sa zdrojov musí nevyhnutne hľadať nové zdroje energie.
Obnoviteľná energia bola v posledných rokoch veľmi populárnou témou konverzácie, ale táto myšlienka ďaleko predbehla všetky rozhovory o „špičkovom oleji“: Napríklad veterná aj solárna energia sú stáročnými nápadmi. Americké patentové číslo US 389124, „Solárne články“, pochádza z roku 1888, zatiaľ čo veterná energia je ešte stále staršia: V Európe sa veterné mlyny používali na drvenie zrna po väčšinu posledného tisícročia. (Veterný mlyn sa však prvýkrát použil na výrobu elektriny relatívne nedávno, v roku 1887 v Glasgowe.)
V súčasnosti sa naďalej vyvíjajú alternatívy k fosílnym palivám a iným neobnoviteľným zdrojom. Tu je 8 z nich. Aj keď mnohé z nich znamenajú značné počiatočné náklady a nie sú skutočne realizovateľné vo veľkom rozsahu, napriek tomu predstavujú vzrušujúce nové smery myslenia. Optimisticky dúfajme, že pomôžu nasmerovať výrobu energie smerom k udržateľnejšej budúcnosti (prostredníctvom chladného inžinierstva).
1. Oceánske vlny
Toto je príbeh o bóji a dievčati. Je to hrozná hračka, ale v skutočnosti je to: Elektrotechnik Annette von Jouanne sa snaží dôkladne využiť silu mora pomocou starostlivo vybudovanej bóje. Myšlienka je pozoruhodne jednoduchá: ukotviť medený drôt. Dajte okolo neho magnet. Posuňte magnet nahor a nadol (v tomto prípade je to práca, ktorá zostáva na vlnách). To indukuje elektrický prúd v drôte, ako si mnohí pamätajú z fyzikálnych laboratórií na strednej škole. Von Jouanne, inšpirovaný vyvieraním vody pri surfovaní pri pobreží Havaja, zväčšil myšlienku a dal ju do mora v snahe využiť neustále prítomnú kinetickú energiu morských vĺn.
Ukazuje sa, že myšlienka funguje: Bóra, ktorú vo svojej laboratóriu testovala so simulovanou priemernou vlnou, vyprodukovala tri kilowatty energie alebo dosť na to, aby poháňala dva domy, čo poskytlo podnet na ďalšie testy. Jej prvé prototypy pracovali zle, ale, ako hovorí, prielomy sa takmer vždy rodia z neúspechov a trajektória jej práce je optimistická: v priebehu rokov sa jej návrhy zlepšili a následne zaznamenala nárast vo vládnom financovaní vedy a záujem spoločností zaoberajúcich sa čistou energiou.
Von Jouanne zostáva vedúcou osobnosťou v rýchlo sa rozvíjajúcom výskume vĺn a pracuje v nádeji, že jej bóje jedného dňa pomôžu priniesť verejnosti čistú energiu z obnoviteľných zdrojov.
2. Kôš
Myšlienka je utopická: stroj, ktorý premieňa odpadky na energiu. V tomto prípade trochu utópie odolala terénnym testom v reálnom svete, aj keď v menej utopickom prostredí: Americká armáda použila na výrobu svojich operácií v Bagdade v Iraku dva generátory poháňané odpadmi. To pomohlo zmierniť niekoľko problémov pre armádu v nepriateľských podmienkach, pretože to znamenalo zníženú potrebu palivových zostáv a výbehov odpadu, ktoré boli ľahkými cieľmi útoku. Takto začala armáda bežať čiastočne na svojich skartovaných papierňach a zvyškoch potravín.
Systém funguje zhruba takto: Suchý odpad ako kartón a polystyrén sa stlačí do peliet a zahrieva sa, až kým sa z neho nestane syntetický plyn trochu podobný propánu. Medzitým sa zvyšky potravín a tekutiny fermentujú do etanolu. Syn-plyn a etanol sa kombinujú, aby poháňali generátor. Generátor síce potrebuje aj nejakú vonkajšiu energiu, ale používa asi 5% nafty, ktorú by takýto generátor normálne vyžadoval, zatiaľ čo základňa produkuje iba 1/30 koša, ktorý by normálne potreboval.
Využitie americkej armády preukázalo životaschopnosť odpadkov, takže možno je na čase, aby sme náš odpad použili v menej bojovom kontexte.
3. Futbal
Predstavte si, že energia, ktorú vytvára futbalová hra, poháňa vašu lampu na čítanie. To je presne ten nápad, ktorý stojí za Soccketom, futbalovou loptou, ktorá ukladá kinetickú energiu generovanú jej použitím v hre ako elektrická energia.
Jessica Matthews, harvardská vysokoškolská študentka s koreňmi v Nigérii, sa snažila nájsť spôsob, ako využiť futbal, svetovo najpopulárnejšiu hru na zlepšenie života ľudí v rozvojových krajinách. Výsledkom je Soccket, ktorý dokáže produkovať 3 hodiny LED svetla s 30 minútovým prehrávaním. Matthews hovorí, že dúfa, že jej vynález môže nahradiť použitie petroleja. Pripomína návštevy v Nigérii, počas ktorých toxické žiarovkové palivo sťažovalo jej dýchanie.
Aj keď sú zrejmé obmedzenia projektu - relatívne vysoké náklady Socckettu, malý rozsah výroby energie - myšlienka vytvorenia energie mimo hry je elegantná.
4. Bicykle
Zapnite kľuku, zapnite svetlo? Generátory poháňané bicyklom môžu generovať primeranú energiu: Napríklad profesionálny cyklista môže šliapať pri rýchlosti vyššej ako 400 wattov za hodinu (iba smrteľník môže dosiahnuť polovicu tohto množstva). To, samozrejme, takmer neznižuje spotrebu energie väčšiny ľudí: Priemerný americký domov spotreboval v roku 2011 940 kilowatthodín mesačne v roku 2011. Napriek tomu je váš bicykel viac ako dostatočný na nabíjanie malých zariadení, ale možno vám dáva zdravý pocit, ako toľko úsilia, ktoré kilowatthodina skutočne vyžaduje.
Niektoré organizácie dali do pozornosti generátory bicyklov: Tento dánsky hotel ponúka svojim klientom stravovacie poukážky výmenou za to, že jazdia na generátorských bicykloch po dobu 15 minút, zatiaľ čo hudobný festival Rock the Bike založený v San Franciscu (kde inde?) Využíva bicykle na zvýšenie zvuku systém.
Milovníci Do-It-Yourself môžu nájsť viac bezplatných plánov na vytvorenie jedného online.
5. Moč
Nedostatok zdrojov niekedy vedie k inovatívnym riešeniam. Štyri nigérijské dievčatá vytvorili spôsob výroby elektrickej energie, ktorý je poháňaný močom. Ich dizajn extrahuje vodík z moču a môže vyprodukovať šesť hodín energie na každý liter.
Ich prototyp má, samozrejme, značné obmedzenia - jeho elektrolytický článok vyžaduje naštartovanie energie a jeho zdroj paliva, čistý vodík, je prchavý. Ich vynález však zostáva pôsobivým prvkom inžinierstva, najmä vzhľadom na jeho vek: Žiadny z nich nebol pri dokončení projektu starší ako 15 rokov.
6. Rýchly náraz
Dochádzajúci pracovníci v juhozápadnom Anglicku môžu so svojimi automobilmi v súčasnosti vyrábať energiu: Mesto začalo inštalovať elektrokinetické cestné rampy. Každá rampa obsahuje kovové platne, ktoré sú stlačené pri prejazde autom a napájajú interný generátor. Výsledná vyrobená energia sa pohybuje od 5 do 50 kW v závislosti od hmotnosti prechádzajúceho vozidla.
Vynálezca Peter Hughes z Dorsetu strávil 12 rokov navrhovaním svojej koncepcie, ktorá môže pomôcť pri napájaní semaforov, dopravných značiek a inej mestskej infraštruktúry.
7. Morské mikróby
Podľa laika pozorovateľa sa zdá, že mikróby vyrábajúce elektrickú energiu narážajú na hranicu sci-fi a sci-fi. Sú však veľmi reálne: Vedci z University of East Anglia študujú kmeň baktérií Shewanella oneidensis, ktorý produkuje proteíny, ktoré môžu prenášať elektrinu na kovy.
Morský mikrób bol úspešne syntetizovaný a laboratórne testy ukázali, že energiu produkovanú proteínmi na jeho povrchu je možné využiť na elektrickú energiu. Tom Clarke, biolog vo východnej Anglii, vysvetľuje:
Vedci už nejaký čas vedeli, že baktérie majú vplyv na minerály a kovy, ale prvýkrát sa ukázalo, že priamo vybíjajú elektrický prúd. Môžu existovať aj iné druhy, ktoré to dokážu ešte lepšie ako naše. Tieto baktérie vykazujú veľký potenciál ako mikrobiálne palivové články, v ktorých je možné vyrábať elektrickú energiu z rozkladu domácich alebo poľnohospodárskych odpadových produktov.
8. Veterné pásy
Myšlienka veterných turbín je zavedená v kruhoch alternatívnej energie, ale myšlienka veterného remeňa je relatívne nová: Shawn Frayne ju predstavil počas cesty v roku 2004 do rybárskeho spoločenstva mimo siete na Haiti. Na rozdiel od tradičnej turbíny s ozubeným prevodom, ktorá využíva na pohon svojich rotorov vietor, využíva veterný remeň aerodynamický jav známy ako aeroelastický flutter na získavanie energie z vetra.
Táto technológia je schopná získavať energiu z vetra v mierkach a nákladoch, ktoré sú pre tradičné turbíny neprístupné. V čele s Fraynom, skupina Humdinger Wind Energy Group v súčasnosti pracuje na vývoji a nasadení niekoľkých veľkostí a modelov svojho prototypu po celom svete - v Hongkongu, Španielsku, Ekvádore a Kanade teraz existujú veterné pásy.
