Zeleni: Sljedeći korak u održivoj i obnovljivoj energiji

Kako doživljavamo brz napredak u tehnološkom razvoju u posljednjoj deceniji, sve više i više ideja i pokušaja počinje da se pojavljuje za borbu protiv posljedica klimatskih promjena. Akademici i industrije, na primjer, postaju sve svjesniji da fosilna goriva postaju sve manje održiva i stoga pokušavaju doći do različitih alternativnih energetskih rješenja koja su i održivija i obnovljiva. Takav trud – kao što možda mislite – nikada ne bi bio lak proces, ali rezultat je na kraju vrijedan toga. Dvije različite grupe su uspješno kreirale izum koji potencijalno može promijeniti život u pogledu stvaranja energije, o čemu možete detaljno pročitati u nastavku.

Kao sporedna napomena, prije nego što nastavimo, važno je imati na umu da se ideje održive i obnovljive energije – iako dijele neke sličnosti – u osnovi zapravo razlikuju jedna od druge. Održiva energija je svaki oblik energije koji se može stvoriti i koristiti bez negativnog utjecaja na buduće generacije. S druge strane, obnovljiva energija je energija koja se ili ne troši kada se koristi ili se može lako regenerirati nakon što se koristi. Oba tipa su ekološki prihvatljiva, ali održiva energija se može u potpunosti iskoristiti ako se ne čuva ili ne prati pravilno.

Googleova vjetroelektrana na pogon zmajeva

Od kreatora najpopularnijeg pretraživača na svijetu dolazi novi izvor održive energije. Od kupovine Makani Power – start-upa posvećenog istraživanju energije vjetra – 2013. godine, Google X je radio na svom najnovijem projektu prikladnog imena Projekt Makani. Projekt Makani je veliki energetski zmaj dug 7.3 m koji može proizvesti više energije od obične vjetroturbine. Astro Teller, šef Google X-a, vjeruje da, “[ako] ovo funkcionira kako je dizajnirano, to bi značajno ubrzalo globalni prelazak na obnovljivu energiju.”

Postoje četiri glavne komponente projekta Makani. Prvi je zmaj, koji je po izgledu sličan avionu i ima 8 rotora. Ovi rotori pomažu da se zmaj odmakne od tla i podigne na njegovu optimalnu radnu visinu. Na odgovarajućoj visini, rotori će se isključiti, a otpor stvoren od vjetrova koji se kreću preko rotora će početi stvarati rotirajuću energiju. Ova energija se zatim pretvara u električnu energiju. Zmaj leti koncentrično zbog vezice, koja ga drži povezanim sa zemaljskom stanicom.

Sljedeća komponenta je sam tether. Osim što samo drži zmaja na tlu, tether također prenosi električnu energiju proizvedenu na zemaljsku stanicu, dok u isto vrijeme prenosi komunikacijske informacije zmaju. Kabina je napravljena od provodljive aluminijske žice umotane u karbonska vlakna, što ga čini fleksibilnim, ali snažnim.

Slijedi zemaljska stanica. Služi i kao tačka za vezivanje tokom leta zmaja i kao mesto za odmor kada se zmaj ne koristi. Ova komponenta također zauzima manje prostora od konvencionalne vjetroturbine dok je prenosiva, tako da se može kretati s lokacije na lokaciju gdje su vjetrovi najjači.

Posljednji dio projekta Makani je kompjuterski sistem. Sastoji se od GPS-a i drugih senzora koji drže zmaja da ide svojim putem. Ovi senzori osiguravaju da se zmaj nalazi u područjima koja imaju jak i konstantan vjetar.

Optimalni uslovi za Makani zmaja kompanije Google X su na visinama od približno 140 m (459.3 ft) do 310 m (1017.1 ft) iznad nivoa zemlje i pri brzinama vetra od oko 11.5 m/s (37.7 ft/s) (iako može da počne da stvara snage kada su brzine vjetra najmanje 4 m/s (13.1 ft/s)). Kada je zmaj u ovim optimalnim uslovima, ima radijus kruženja od 145 m (475.7 stopa).

Projekt Makani se predlaže kao zamjena za konvencionalne vjetroturbine jer je praktičniji i može doseći i veće vjetrove, koji su općenito jači i konstantniji od onih koji su bliže nivou tla. Mada nažalost za razliku od konvencionalnih vjetroturbina, ne može se postavljati na područjima u blizini javnih puteva ili dalekovoda, i moraju se postaviti dalje jedan od drugog kako bi se izbjeglo sudaranje između zmajeva.

Projekt Makani je prvi put testiran u Pescaderu u Kaliforniji, područje koje ima vrlo nepredvidive i nevjerovatno jake vjetrove. Google X je došao vrlo spreman, pa je čak i "želio" da se najmanje pet zmajeva sruši na njihovom testiranju. Ali u više od 100 prijavljenih sati leta, nisu uspjeli srušiti nijednog zmaja, što Google vjeruje da nije baš dobra stvar. Teller je, na primjer, priznao da su bili prilično "konfliktni" s rezultatom, “Nismo željeli da se sruši, ali također osjećamo da smo nekako propali. Postoji magija u tome da svi vjeruju da smo možda propali jer nismo uspjeli.” Ova primjedba bi možda imala više smisla ako uzmemo u obzir da ljudi, uključujući Google, zapravo mogu naučiti više iz neuspjeha i grešaka.

Bakterije koje pretvaraju solarnu energiju

Drugi izum dolazi iz saradnje između Fakulteta umjetnosti i nauke Univerziteta Harvard, Harvardske medicinske škole i Wyss Instituta za biološki inspirisano inženjerstvo, što je rezultiralo takozvanim "bionički list". Ovaj novi izum koristi prethodno otkrivene tehnologije i ideje, zajedno sa nekoliko novih podešavanja. Glavna svrha bioničkog lista je pretvaranje vodika i ugljičnog dioksida u izopropanol uz pomoć sunčeve energije i bakterije tzv. Ralstonia eutropha – željeni rezultat jer se izopropanol može koristiti kao tečno gorivo slično etanolu.

U početku, izum je proizašao iz uspjeha Daniela Nocere sa Univerziteta Harvard u razvoju kobalt-fosfatnog katalizatora koji koristi električnu energiju za razdvajanje vode na vodonik i kisik. No, budući da se vodonik još nije uvriježio kao alternativno gorivo, Nocera je odlučio da se udruži s Pamelom Silver i Josephom Torellom sa Harvardske medicinske škole kako bi smislio novi pristup.

Na kraju je tim došao na gore spomenutu ideju da koristi genetski modificiranu verziju Ralstonia eutropha koji mogu pretvoriti vodonik i ugljični dioksid u izopropanol. Tijekom istraživanja također je otkriveno da se različite vrste bakterija mogu koristiti i za stvaranje drugih različitih proizvoda, uključujući i farmaceutske proizvode.

Nakon toga, Nocera i Silver su uspjeli konstruirati bioreaktor zajedno s novim katalizatorom, bakterijama i solarnim ćelijama za proizvodnju tekućeg goriva. Katalizator može razdvojiti bilo koju vodu, čak i ako je jako zagađena; bakterije mogu koristiti otpad od potrošnje fosilnih goriva; a solarne ćelije primaju konstantan tok energije sve dok postoji sunce. Sve zajedno, rezultat je zeleniji oblik goriva koji uzrokuje malo stakleničkih plinova.

Dakle, kako ovaj izum funkcioniše je zapravo prilično jednostavno. Prvo, znanstvenici moraju osigurati da okoliš u bioreaktoru ne sadrži bilo kakve hranjive tvari koje bakterije mogu konzumirati za proizvodnju neželjenih proizvoda. Nakon što se ovo stanje uspostavi, solarne ćelije i katalizator mogu početi cijepati vodu na vodik i kisik. Zatim se tegla miješa kako bi se bakterije pokrenule iz njihovog normalnog stadija rasta. To dovodi do toga da se bakterije hrane novoproizvedenim vodikom i konačno se izopropanol oslobađa kao otpad iz bakterija.

Torella je rekao ovo o njihovom projektu i drugim vrstama održivih resursa: „Nafta i plin nisu održivi izvori goriva, plastike, gnojiva ili bezbroj drugih hemikalija koje se proizvode s njima. Sljedeći najbolji odgovor nakon nafte i plina je biologija, koja u globalnim brojevima proizvodi 100 puta više ugljika godišnje putem fotosinteze nego što ljudi troše iz nafte.”