Trajnost
Svet vse večjih potreb po energiji in zmanjševanja virov mora nujno iskati nove vire energije.
Obnovljiva energija je bila v zadnjih letih večna priljubljena tema pogovorov, vendar je ideja daleč pred vsakim pogovorom o "vrhuncu nafte": Na primer, vetrna in sončna energija sta stoletni zamisli. Ameriška patentna številka US389124, "Sončna celica" izvira iz leta 1888, vetrna energija pa je še starejša: V Evropi so vetrnice uporabljali že večino prejšnjega tisočletja za mletje žita. (Vendar je bila vetrnica prvič uporabljena za proizvodnjo električne energije relativno nedavno, leta 1887 v Glasgowu.)
Nadaljnje možnosti za fosilna goriva in druge neobnovljive vire se razvijajo še danes. Tu jih je 8. Čeprav mnogi vključujejo znatne zagonske stroške in resnično niso izvedljivi v velikem obsegu, vseeno predstavljajo nove vznemirljive smeri razmišljanja. Upajmo optimistično, da bodo pomagali usmerjati proizvodnjo energije v bolj trajnostno prihodnost (s kul inženiringom).
1. oceanski valovi
To je zgodba o boje in deklici. To je grozljiva punca, ampak v resnici je: inženirka elektrotehnike Annette von Jouanne poskuša izkoristiti moč morja s pomočjo skrbno zgrajene boje. Ideja je izjemno preprosta: zasidrajte bakreno žico. Okrog nje dajte magnet. Premaknite magnet gor in dol (v tem primeru je to delo prepuščeno valovom). To sproži električni tok v žici, kot se ga bodo mnogi spomnili iz srednješolskega laboratorija za fiziko. Navdušil je dvig vode med brskanjem ob obali Havajev, von Jouanne je zamisel poglobil in jo umestil v morje, da bi izkoristil stalno prisotno kinetično energijo oceanskih valov.
Izkazalo se je, da ideja deluje: Boja, ki jo je preizkusila v svojem laboratoriju s simuliranim povprečnim valom, je proizvedla tri kilovate moči ali dovolj za napajanje dveh hiš, kar je dalo zagon za nadaljnje preskuse. Njeni prvi prototipi so delovali slabo, a kot pravi, se preboji skoraj vedno rodijo napakami, usmeritev njenega dela pa je optimistična: z leti so se njeni zasnovi izboljšali in pozneje je opazila povečanje obeh vladnih sredstev za znanost in interes podjetij za čisto energijo.
Von Jouanne ostaja vodilna osebnost na hitro razvijajočem se področju raziskovanja valovne energije in deluje v upanju, da bodo njene boje nekega dne pomagale prinesti čisto obnovljivo energijo javnosti.
2. Smeti
Ideja je utopična: stroj, ki smeti pretvori v energijo. V tem primeru je malenkost utopije zdržala terenske preizkušnje v resničnem svetu, čeprav v manj kot utopičnem lokalu: Ameriška vojska je za pogon svojih operacij v bližini Bagdada v Iraku uporabila dva generatorja z napajanjem. To je vojski pomagalo ublažiti več težav v sovražnih razmerah, saj je pomenilo zmanjšano potrebo po konvojih goriva in progah za smeti, oba sta bila lahka tarča napada. Tako je vojska deloma vodila svoje razrezane papirje in ostanke hrane.
Sistem deluje približno takole: Suhi smeti kot karton in stiropor se stisnejo v pelete in segrejejo, dokler ne postanejo sintetični plin, nekako podoben propanu. Medtem ostanki hrane in tekočine fermentirajo v etanol. Sinhronski plin in etanol sta kombinirana za napajanje generatorja. Generator sicer potrebuje tudi nekaj zunanje energije, vendar porabi približno 5% dizla, ki bi ga takšen generator običajno potreboval, medtem ko baza proizvede le 1/30 smeti, kot bi jo običajno.
Izkoriščanja ameriške vojske so pokazala sposobnost preživetja smeti, zato je morda čas, da svoje smeti odložimo v manj borbeni kontekst.
3. Nogomet
Predstavljajte si, da uporabite energijo, ki jo ustvari nogometna igra za napajanje vaše bralne svetilke. Točno ideja je Soccket, nogometna žoga, ki shranjuje kinetično energijo, ki jo ustvarja z igro kot električna energija.
Jessica Matthews, dodiplomska študentka Harvarda s koreninami v Nigeriji, je želela najti način, kako bi nogomet, ki je najbolj priljubljena igra na svetu, izboljšala življenje ljudi v državah v razvoju. Rezultat je Soccket, ki lahko proizvede 3 ure LED luči s 30 minutami predvajanja. Matthews pravi, da upa, da bo njen izum lahko nadomestil uporabo kerozina in spomnil na obiske v Nigeriji, med katerimi je strupeno gorivo za žarnice otežilo dihanje.
Čeprav so očitne omejitve projekta - Soccketovi sorazmerno visoki stroški, majhen obseg, na katerem proizvaja moč - ideja o ustvarjanju moči iz igre je elegantna.
4. Kolesa
Zavrtite ročico, vklopite luč? Generatorji s kolesom lahko ustvarijo dokaj malo energije: na primer profesionalni kolesar lahko uro pedalira pri dobrih 400 vatih (navadna smrtnica lahko proizvede polovico manj). Seveda to komajda vdarja v porabo energije večine ljudi: Povprečni ameriški dom je v letu 2011 porabil 940 kilovatnih ur na mesec. Kljub temu je vaše kolo več kot dovolj za polnjenje majhnih naprav, hkrati pa vam morda daje zdrav občutek, kako veliko truda kilovatna ura resnično pomeni.
Nekatere organizacije so v središču pozornosti postavile generatorje koles: Ta danski hotel svojim strankam ponuja vaučerje za obrok v zameno za vožnjo s svojimi motornimi kolesi za 15 minut, medtem ko glasbeni festival, ki temelji na San Franciscu (kje drugje?), Temelji na glasbenem festivalu v San Franciscu (Rock the Bike) s kolesi, da napaja svoj zvok sistem.
Navdušenci sami naredite več brezplačnih načrtov za izgradnjo enega na spletu.
5. Urin
Včasih le malo virov zagotavlja inovativne rešitve. Štiri nigerijska dekleta so ustvarila način pridobivanja električne energije, ki ga poganja pee. Njihova zasnova črpa vodik iz urina in lahko proizvede šest ur energije na vsak liter.
Seveda ima njihov prototip precejšnje omejitve - njegova elektrolitska celica potrebuje energijo za zagon, njegov vir goriva, čisti vodik, pa je hlapljiv. Vendar njihov izum ostaja impresiven podvig inženiringa, zlasti glede na njihovo starost: ob zaključku projekta nihče od njih ni bil starejši od 15 let.
6. Hitrosti udarci
Prevozniki v jugozahodni Angliji bodo morda danes ustvarjali moči s svojimi avtomobili: Mesto je začelo postavljati elektrokinetične cestne klančine. Vsaka rampa vsebuje kovinske plošče, ki se ob prehodu avtomobila stisnejo in napajajo notranji generator. Tako nastala energija znaša od 5 do 50 kW, odvisno od teže vozila, ki se vozi.
Izumitelj Peter Hughes s sedeža v Dorsetu je 12 let načrtoval svoj koncept, ki lahko pomaga pri semaforju, cestnih znakih in drugi mestni infrastrukturi.
7. morski mikrobi
Opazovalcem laikov se zdi, da mikrobi, ki proizvajajo elektriko, na robu znanosti in znanstvene fantastike. Vendar so resnično resnični: Raziskovalci na univerzi v Vzhodni Angliji preučujejo sev bakterij, imenovanih Shewanella oneidensis, ki proizvaja beljakovine, ki lahko prenašajo električno energijo v kovine.
Morski mikrob je bil uspešno umetno sintetiziran, laboratorijski testi pa so pokazali, da lahko energijo, ki jo proizvajajo beljakovine na njegovi površini, izkoristimo za električno energijo. Dr. Tom Clarke, biolog iz vzhodne Anglije, razlaga:
Znanstveniki že nekaj časa vedo, da bakterije vplivajo na minerale in kovine, a prvič je bilo dokazano, da neposredno izpravijo električni tok. Obstajajo lahko tudi druge vrste, ki to počnejo celo bolje kot pri nas. Te bakterije kažejo velik potencial kot mikrobne gorivne celice, kjer lahko nastane električna energija zaradi razpada domačih ali kmetijskih odpadkov.
8. Vetrni pasovi
Ideja o vetrnih turbinah je uveljavljena v alternativnih energetskih krogih, vendar je ideja vetrnice relativno nova: Shawn Frayne si jo je zamislil med potovanjem leta 2004 v ribiško skupnost zunaj omrežja na Haitiju. Za razliko od tradicionalne krmilne turbine, ki uporablja veter za pogon svojih rotorjev, vetrni pas uporablja aerodinamični pojav, znan kot aeroelastično plapolanje, da črpa energijo iz vetra.
Ta tehnologija lahko črpa energijo iz vetra v tehtnicah in stroški, ki niso dostopni tradicionalnim turbinam. Skupina Humdinger Wind Energy, ki jo vodi Frayne, trenutno dela na razvoju in uvajanju več velikosti in modelov svojega prototipa po vsem svetu - vetrni pasovi zdaj obstajajo v Hong Kongu, Španiji, Ekvadorju in Kanadi.
