Going green: Další krok v udržitelné a obnovitelné energii

Jak zažíváme rychlý pokrok v technologickém vývoji v posledním desetiletí, začíná se objevovat stále více nápadů a pokusů, jak bojovat s dopady změny klimatu. Například akademičtí pracovníci a průmysl si stále více uvědomují, že fosilní paliva jsou stále méně životaschopná, a proto se snažili přijít s různými alternativními energetickými řešeními, která jsou udržitelnější a obnovitelná. Takové úsilí – jak si možná myslíte – by nikdy nebylo snadným procesem, ale výsledek nakonec stojí za to. Dvě různé skupiny úspěšně vytvořily potenciálně život měnící vynález, pokud jde o vytváření energie, o čemž si můžete přečíst podrobněji níže.

Jako okrajovou poznámku, než budeme pokračovat, je důležité mít na paměti, že myšlenky udržitelné a obnovitelné energie – i když sdílejí některé podobnosti – v jádru se ve skutečnosti jedna od druhé liší. Udržitelná energie je jakákoli forma energie, kterou lze vytvořit a využít bez negativního dopadu na budoucí generace. Na druhé straně obnovitelná energie je energie, která se při použití buď nevyčerpá, nebo se po použití snadno obnoví. Oba typy jsou šetrné k životnímu prostředí, ale udržitelná energie může být zcela spotřebována, pokud není správně uchovávána nebo monitorována.

Větrná farma Google na kite

Od tvůrce nejpopulárnějšího vyhledávače na světě přichází nový zdroj udržitelné energie. Od koupě Makani Power – start-upu věnovaného výzkumu větrné energie – v roce 2013, Google X pracoval na svém nejnovějším projektu s příhodným názvem Projekt Makani. Project Makani je velký, 7.3 m dlouhý energetický drak, který dokáže generovat více energie než běžná větrná turbína. Astro Teller, ředitel Google X, věří, že „[pokud] to funguje tak, jak bylo navrženo, významně by to urychlilo globální přechod na obnovitelné zdroje energie.

Projekt Makani má čtyři hlavní součásti. Prvním je drak, který svým vzhledem připomíná letadlo a ukrývá 8 rotorů. Tyto rotory pomáhají dostat draka ze země a dostat se do jeho optimální provozní výšky. Ve správné výšce se rotory vypnou a odpor vytvořený větrem pohybujícím se napříč rotory začne generovat rotační energii. Tato energie se následně přemění na elektřinu. Drak létá soustředně kvůli lanu, které ho udržuje připojené k pozemní stanici.

Další komponentou je samotný lanko. Kromě pouhého přidržování draka na zemi přenáší lanko také vyrobenou elektřinu do pozemní stanice a zároveň přenáší komunikační informace do draka. Popruh je vyroben z vodivého hliníkového drátu obaleného uhlíkovými vlákny, díky čemuž je pružný a zároveň pevný.

Následuje pozemní stanice. Funguje jako upínací bod během letu draka a místo odpočinku, když se drak nepoužívá. Tato součást také zabírá méně místa než běžná větrná turbína a přitom je přenosná, takže se může pohybovat z místa na místo, kde je vítr nejsilnější.

Poslední částí projektu Makani je počítačový systém. Skládá se z GPS a dalších senzorů, které udržují draka v pohybu po jeho dráze. Tyto senzory zajišťují, že kite je v oblastech, které mají silný a stálý vítr.

Optimální podmínky pro draka Makani od Google X jsou ve výškách přibližně mezi 140 m (459.3 ft) až 310 m (1017.1 11.5 ft) nad úrovní země a při rychlosti větru kolem 37.7 m/s (4 ft/s) (i když ve skutečnosti může začít generovat výkon při rychlosti větru alespoň 13.1 m/s (145 ft/s)). Když je drak v těchto optimálních podmínkách, má poloměr kroužení 475.7 m (XNUMX ft).

Projekt Makani je navržen jako náhrada za konvenční větrné turbíny, protože je praktičtější a může také dosahovat vyšších větrů, které jsou obecně silnější a stabilnější než ty blíže k úrovni země. I když bohužel na rozdíl od konvenčních větrných turbín, nemůže být umístěn na plochách v blízkosti veřejných komunikací nebo elektrického vedení a musí být umístěn dále od sebe, aby se zabránilo srážce mezi draky.

Projekt Makani byl poprvé testován v Pescaderu v Kalifornii, oblast, která má velmi nepředvídatelné a neuvěřitelně silné větry. Google X přišel velmi připravený a dokonce „chtěl“, aby při testování havarovalo alespoň pět draků. Ale během více než 100 zaznamenaných letových hodin se jim nepodařilo srazit jediného draka, což Google věřil, že není zrovna dobrá věc. Teller například připustil, že byli s výsledkem spíše „v rozporu“, „Nechtěli jsme vidět, jak to havaruje, ale také máme pocit, že jsme nějak selhali. V každém je kouzlo, že věří, že jsme mohli selhat, protože jsme nezklamali.“ Tato poznámka by možná dávala větší smysl, pokud vezmeme v úvahu, že lidé, včetně Googlu, se mohou ve skutečnosti více poučit z neúspěchů a chyb.

Bakterie přeměňující sluneční energii

Druhý vynález pochází ze spolupráce mezi Filozofickou a přírodovědnou fakultou Harvardské univerzity, Harvard Medical School a Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, která vyústila v tzv. "bionický list". Tento nový vynález využívá dříve objevené technologie a nápady spolu s několika novými vylepšeními. Hlavním účelem bionického listu je přeměnit vodík a oxid uhličitý na isopropanol pomocí sluneční energie a bakterií tzv. Ralstonia eutropha – požadovaný výsledek, protože isopropanol lze použít jako kapalné palivo podobně jako etanol.

Zpočátku vynález vycházel z úspěchu Daniela Nocery z Harvardské univerzity ve vývoji kobalt-fosfátového katalyzátoru, který využívá elektřinu k štěpení vody na vodík a kyslík. Ale protože vodík se zatím jako alternativní palivo neuchytil, rozhodla se Nocera spojit se s Pamelou Silver a Josephem Torellou z Harvard Medical School, aby přišli na nový přístup.

Nakonec tým přišel s výše zmíněným nápadem použít geneticky modifikovanou verzi Ralstonia eutropha který dokáže přeměnit vodík a oxid uhličitý na isopropanol. Během výzkumu bylo také zjištěno, že různé typy bakterií by mohly být také použity k výrobě dalších různých produktů, včetně farmaceutických přípravků.

Poté se Nocera a Silver podařilo zkonstruovat bioreaktor s novým katalyzátorem, bakteriemi a solárními články na výrobu kapalného paliva. Katalyzátor může rozdělit jakoukoli vodu, i když je vysoce znečištěná; bakterie mohou využívat odpad ze spotřeby fosilních paliv; a solární články dostávají konstantní proud energie, dokud je slunce. Výsledkem je zelenější forma paliva, která způsobuje malé množství skleníkových plynů.

Takže, jak tento vynález funguje je vlastně docela jednoduchý. Za prvé, vědci musí zajistit, aby prostředí v bioreaktoru bylo bez jakýchkoli živin, které mohou bakterie spotřebovat k produkci nežádoucích produktů. Po nastolení této podmínky mohou solární články a katalyzátor začít štěpit vodu na vodík a kyslík. Poté se nádoba míchá, aby se bakterie vybudily z jejich normálního růstového stádia. To přiměje bakterie, aby se živily nově produkovaným vodíkem a nakonec se isopropanol uvolňuje jako odpad z bakterií.

Torella o svém projektu a dalších typech udržitelných zdrojů řekl: „Ropa a plyn nejsou udržitelné zdroje paliva, plastů, hnojiv nebo nesčetných dalších chemikálií, které se s nimi vyrábějí. Další nejlepší odpovědí po ropě a plynu je biologie, která v globálních číslech ročně vyprodukuje 100krát více uhlíku prostřednictvím fotosyntézy, než lidé spotřebují z ropy.