Gaan groen: Die volgende stap in volhoubare en hernubare energie

Soos ons die afgelope dekade vinnige vordering in tegnologiese ontwikkelings ervaar, begin al hoe meer idees en pogings na vore kom om die gevolge van klimaatsverandering te bekamp. Akademici en nywerhede het byvoorbeeld toenemend bewus geword dat fossielbrandstowwe minder lewensvatbaar word en het dus probeer om met verskeie alternatiewe energie-oplossings vorendag te kom wat meer volhoubaar en hernubaar is. Sulke pogings – soos jy dalk dink – sou nooit 'n maklike proses gewees het nie, maar die resultaat is op die ou end die moeite werd. Twee verskillende groepe het suksesvol potensieel lewensveranderende uitvinding geskep met betrekking tot energieskepping, wat u hieronder in besonderhede kan lees.

As 'n kantaantekening, voordat ons voortgaan, is dit belangrik om in gedagte te hou dat die idees van volhoubare en hernubare energie - hoewel hulle 'n paar ooreenkomste deel - in die kern eintlik van mekaar verskil. Volhoubare energie is enige vorm van energie wat geskep en gebruik kan word sonder om toekomstige generasies negatief te beïnvloed. Aan die ander kant is hernubare energie energie wat óf nie uitgeput is wanneer dit gebruik word nie óf maklik herwin kan word nadat dit gebruik is. Albei tipes is omgewingsvriendelik, maar volhoubare energie kan heeltemal opgebruik word as dit nie behoorlik bewaar of gemonitor word nie.

Google se vlieëraangedrewe windplaas

Van die skepper van die wêreld se gewildste soekenjin kom 'n nuwe bron van volhoubare energie. Sedert die aankoop van Makani Power – 'n begin-onderneming wat toegewy is aan navorsing oor windkrag – in 2013, het Google X gewerk aan sy nuutste projek genaamd Projek Makani. Projek Makani is 'n groot, 7.3 m lange energievlieër wat meer krag kan opwek as 'n gewone windturbine. Astro Teller, hoof van Google X glo dat, "[as] dit werk soos ontwerp, dit die wêreldwye skuif na hernubare energie betekenisvol sal bespoedig."

Daar is vier hoofkomponente van Projek Makani. Die eerste is die vlieër, wat vliegtuigagtig in sy voorkoms is en 8 rotors huisves. Hierdie rotors help om die vlieër van die grond af te kry en tot sy optimale bedryfshoogte te kry. Op die regte hoogte sal die rotors afskakel, en die weerstand wat geskep word deur die winde wat oor die rotors beweeg, sal rotasie-energie begin genereer. Hierdie energie word dan in elektrisiteit omgeskakel. Die vlieër vlieg konsentries as gevolg van die ketting, wat dit aan die grondstasie verbind hou.

Die volgende komponent is die ketting self. Behalwe om net die vlieër op die grond te hou, dra die ketting ook die elektrisiteit wat opgewek word na die grondstasie oor, terwyl dit terselfdertyd kommunikasie-inligting aan die vlieër herlei. Die band is gemaak van 'n geleidende aluminiumdraad wat in koolstofvesel toegedraai is, wat dit buigsaam maar sterk maak.

Volgende kom die grondstasie. Dit dien beide as vasmaakpunt tydens die vlieër se vlug en rusplek wanneer die vlieër nie in gebruik is nie. Hierdie komponent neem ook minder spasie op as 'n konvensionele windturbine terwyl dit draagbaar is, sodat dit van plek tot plek kan beweeg waar die wind die sterkste is.

Die laaste stuk van Project Makani is die rekenaarstelsel. Dit bestaan ​​uit GPS en ander sensors wat die vlieër op sy pad hou. Hierdie sensors verseker dat die vlieër in gebiede is wat sterk en konstante wind het.

Optimale toestande vir Google X se Makani-vlieër is op hoogtes van ongeveer tussen 140m (459.3 voet) tot 310m (1017.1 voet) bo grondvlak en teen windsnelhede van ongeveer 11.5 m/s (37.7 voet/s) (alhoewel dit eintlik kan begin genereer krag wanneer windspoed ten minste 4 m/s (13.1 voet/s) is). Wanneer die vlieër in hierdie optimale toestande is, het dit 'n sirkelradius van 145m (475.7 voet).

Projek Makani word voorgestel as 'n plaasvervanger vir konvensionele windturbines omdat dit meer prakties is en ook hoër winde kan bereik, wat oor die algemeen sterker en meer konstant is as dié nader aan grondvlak. Alhoewel ongelukkig anders as konvensionele windturbines, kan dit nie op gebiede naby openbare paaie of kraglyne geplaas word nie, en moet verder van mekaar geplaas word om botsing tussen die vlieërs te voorkom.

Projek Makani is die eerste keer in Pescadero, Kalifornië getoets, 'n gebied wat 'n paar baie onvoorspelbare en ongelooflike sterk winde het. Google X het baie voorbereid gekom en het selfs ten minste vyf vlieërs wou in hul toetsing neerstort. Maar in meer as 100 aangetekende vlugure het hulle nie daarin geslaag om 'n enkele vlieër neer te stort nie, wat Google geglo het nie juis 'n goeie ding is nie. Teller het byvoorbeeld erken dat hulle taamlik “konflik” was met die resultaat, “Ons wou dit nie sien stort nie, maar ons voel ook dat ons op een of ander manier misluk het. Daar is magie in almal wat glo dat ons dalk misluk het omdat ons nie misluk het nie.” Hierdie opmerking sal moontlik meer sin maak as ons in ag neem dat mense, insluitend Google, eintlik meer kan leer uit mislukking en foute maak.

Sonenergie-omskakeling van bakterieë

Die tweede uitvinding kom uit 'n samewerking tussen Harvard Universiteit se Fakulteit Lettere en Wetenskappe, Harvard Mediese Skool, en Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, wat gelei het tot wat genoem word die "bioniese blaar". Hierdie nuwe uitvinding gebruik voorheen ontdekte tegnologieë en idees, saam met 'n paar nuwe aanpassings. Die hoofdoel van die bioniese blaar is om waterstof en koolstofdioksied in isopropanol te verander met behulp van sonkrag en 'n bakterie genaamd Ralstonia eutropha – 'n gewenste resultaat aangesien isopropanol net soos etanol as vloeibare brandstof gebruik kan word.

Aanvanklik het die uitvinding gespruit uit Daniel Nocera van Harvard Universiteit se sukses met die ontwikkeling van 'n kobalt-fosfaat katalisator wat elektrisiteit gebruik om water in waterstof en suurstof te verdeel. Maar aangesien waterstof nog nie 'n alternatiewe brandstof geword het nie, het Nocera besluit om saam te werk met Pamela Silver en Joseph Torella van Harvard Medical School om 'n nuwe benadering uit te vind.

Uiteindelik het die span met die voorgenoemde idee vorendag gekom om 'n geneties gemodifiseerde weergawe van te gebruik Ralstonia eutropha wat waterstof en koolstofdioksied in isopropanol kan omskep. Tydens die navorsing is daar ook gevind dat verskillende tipes bakterieë ook gebruik kan word om ander verskeidenheid produkte te skep, insluitend farmaseutiese produkte.

Daarna het Nocera en Silver daarin geslaag om 'n bioreaktor te bou, kompleet met die nuwe katalisator, die bakterieë en die sonselle om die vloeibare brandstof te produseer. Die katalisator kan enige water verdeel, selfs al is dit hoogs besoedel; die bakterieë kan die afval van fossielbrandstofverbruik gebruik; en die sonselle ontvang 'n konstante stroom krag solank daar 'n son is. Alles saam is die resultaat 'n groener vorm van brandstof wat min kweekhuisgasse veroorsaak.

So, hoe hierdie uitvinding werk is eintlik redelik eenvoudig. Eerstens moet wetenskaplikes verseker dat die omgewing in die bioreaktor vry is van enige voedingstowwe wat die bakterieë kan verbruik om ongewenste produkte te produseer. Nadat hierdie toestand vasgestel is, kan die sonselle en die katalisator dan begin om die water in waterstof en suurstof te verdeel. Vervolgens word die fles geroer om die bakterieë uit hul normale groeistadium op te wek. Dit veroorsaak dat die bakterieë op die nuutgeproduseerde waterstof voed en uiteindelik word isopropanol as afval van die bakterieë afgegee.

Torella het dit te sê gehad oor hul projek en ander soorte volhoubare hulpbronne: “Olie en gas is nie volhoubare bronne van brandstof, plastiek, kunsmis, of die magdom ander chemikalieë wat daarmee geproduseer word nie. Die naasbeste antwoord naas olie en gas is biologie, wat in globale getalle 100 keer meer koolstof per jaar produseer deur fotosintese as wat mense uit olie verbruik.”