Električni vjetar: Može li ova nova tehnologija zamijeniti fosilna goriva?

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Decembar 30, 2022

Sažetak uvida

Električni ili jonski vjetar je pogonski sistem koji koristi električno polje za stvaranje potiska. Ova tehnologija ima nekoliko potencijalnih primjena, uključujući u avijaciji i poljoprivredi. Trenutni izazovi u implementaciji ove tehnologije prvenstveno se odnose na njenu efikasnost i napon potreban za rad.

Kontekst električnog vjetra

Vjetar se može generirati na dva načina: prvi je prirodnim uzrocima, kao što su promjene tlaka ili temperature, a drugi jonima. Godine 1920. prvi put je identificiran jonski vjetar, a 1960-ih je razvijen i stvoren električnom energijom. Ponekad se naziva elektro-aerodinamički potisak, jonski vjetar nastaje kada se električna struja kreće između dvije elektrode različite širine.

Generalno, između 10,000 i 30,000 volti je dovoljno za proizvodnju električnog vjetra. Ako postoji dovoljan napon, elektrode mogu generirati dovoljno energije za napajanje malog aviona. Međutim, ova metoda se nije uobičajeno koristila jer je uglavnom bila ograničena na eksperimente s malom šansom da se stavi u praktičnu upotrebu.

Većina eksperimenata na ionskom vjetru fokusirana je na pogon aviona kao moguću zamjenu za fosilna goriva. Kritični dio jonskog mehanizma za letenje je korištenje vrlo laganih baterija koje mogu dugo vremena isprazniti puno energije. Međutim, problem sa elektro-aerodinamikom je kako stvoriti ogromne razlike u naponu bez izgradnje skupih sistema.

Ovaj poduhvat je izazovan jer sistem mora biti lagan i izdržljiv. Osim toga, značajan izazov svake letjelice koju pokreće jonski vjetar je to što se pogonski elementi ne mogu koncentrirati u jednom području. Umjesto toga, moraju se širiti po cijelom vozilu jer vjetar koji se stvara između elektroda čini rad ionskog potiska. Jači potisak je potreban ako je prostor između elektroda veći.

Ometajući uticaj

Inženjeri Massachusetts Institute of Technology (MIT) su 2018. godine izgradili prvi avion bez pokretnih dijelova. Laki avion pokretan je tihim, ali snažnim protokom jona proizvedenih u vozilu i stvara dovoljno potiska da pokrene trajni, stabilan let. Ovaj proces se odvija bez turbina ili propelera.

Tim je preletio avion preko 60 metara i otkrio da je avion proizveo dovoljno jonskog potiska da podrži let cijelo vrijeme. Eksperiment su ponovili deset puta, sa sličnim performansama. Prototip je bitan korak ka demonstriranju izvodljivosti pogona jonskim vjetrom. Istraživači istražuju efikasnost svog modela za proizvodnju više jonskog vjetra s manjim naponom. 

U međuvremenu, osim pogona aviona, postoje i druge primjene jonskog vjetra. Godine 2021. istraživači iz Švicarskih saveznih laboratorija za nauku o materijalima i tehnologiju krenuli su u poboljšanje jonskog sušenja vjetrom; ovaj proces je koristio električnu energiju za sušenje voća i povrća kako bi se produžila njihova svježina. Međutim, tim nije imao pojma da će postići tako impresivnih 85 posto smanjenja potrošnje energije.

Jedinstveni dizajn metalne mreže, koji zamjenjuje metalnu ploču korištenu u ranijim verzijama tehnologije, značajno je smanjio vrijeme potrebno za sušenje proizvoda. I dok je potrebno više istraživanja kako bi se procijenio utjecaj ionskog sušenja vjetrom na hranjive tvari hrane, početni rezultati pokazuju da ova metoda uništava manje vitamina i minerala od tradicionalnih metoda zasnovanih na toplini. 

Implikacije električnog vjetra

Šire implikacije električnog vjetra mogu uključivati: 

• Jonski vjetar se koristi za hlađenje energetskih čipova, laptopa i elektronskih sistema koristeći manje energije.
• Povećana ulaganja u istraživanje integracije električnog vjetra u modele aviona kako avio-svemirska industrija prelazi na čistu energiju.
• Potencijalna upotreba jonskog vjetra u upravljanju i skladištenju voća, povrća i drugih proizvoda.
• Električni vjetrovi se koriste na dronovima kao niskougljični pogonski mehanizam.
• Jonski motori, ventilatori i senzori koji troše manje električne energije i ne zagrijavaju se lako.
• Poboljšani sistemi hlađenja u električnim vozilima, koji koriste jonski vetar za regulaciju temperature i poboljšanje efikasnosti vozila.
• Razvoj tihih, energetski efikasnih sistema ventilacije u stambenim i poslovnim zgradama, koristeći tehnologiju električnog vjetra.

Pitanja koja treba razmotriti

• Šta još mislite da će ova tehnologija transformisati modele aviona?
• Koje su još primjene jonskog vjetra?