Mynd yn wyrdd: Y cam nesaf mewn ynni cynaliadwy ac adnewyddadwy

Wrth i ni brofi cynnydd cyflym mewn datblygiadau technolegol yn ystod y degawd diwethaf, mae mwy a mwy o syniadau ac ymdrechion yn dechrau dod i'r amlwg i frwydro yn erbyn effeithiau newid yn yr hinsawdd. Mae academyddion a diwydiannau, er enghraifft, wedi dod yn fwyfwy ymwybodol bod tanwyddau ffosil yn dod yn llai hyfyw ac felly wedi ceisio dod o hyd i amrywiol atebion ynni amgen sy'n fwy cynaliadwy ac adnewyddadwy. Ni fyddai ymdrech o’r fath – fel y gallech feddwl – erioed wedi bod yn broses hawdd, ond mae’r canlyniad yn werth chweil yn y diwedd. Mae dau grŵp gwahanol wedi llwyddo i greu dyfais a allai newid bywydau o ran creu ynni, y gallwch ei darllen yn y manylion isod.

Fel nodyn ochr, cyn i ni symud ymlaen, mae'n bwysig cofio bod y syniadau o ynni cynaliadwy ac adnewyddadwy - er eu bod yn rhannu rhai tebygrwydd - yn y craidd mewn gwirionedd yn wahanol i'w gilydd. Ynni cynaliadwy yw unrhyw fath o ynni y gellir ei greu a'i ddefnyddio heb effeithio'n negyddol ar genedlaethau'r dyfodol. Ar y llaw arall, ynni adnewyddadwy yw ynni sydd naill ai ddim yn cael ei ddisbyddu pan gaiff ei ddefnyddio neu y gellir ei adfywio'n hawdd ar ôl ei ddefnyddio. Mae'r ddau fath yn gyfeillgar i'r amgylchedd, ond gellir defnyddio ynni cynaliadwy yn llwyr os nad yw'n cael ei gadw neu ei fonitro'n iawn.

Fferm Wynt Pweru Barcud Google

O grëwr peiriant chwilio mwyaf poblogaidd y byd daw ffynhonnell newydd o ynni cynaliadwy. Ers prynu Makani Power - cwmni newydd sy'n ymroddedig i ymchwilio i ynni gwynt - yn 2013, mae Google X wedi gweithio ar ei brosiect mwyaf newydd a enwir yn briodol Prosiect Makani. Mae Project Makani yn farcud ynni mawr, 7.3m o hyd, a all gynhyrchu mwy o bŵer na thyrbin gwynt cyffredin. Mae Astro Teller, Pennaeth Google X yn credu, “[os] yw hyn yn gweithio fel y’i dyluniwyd, byddai’n cyflymu’r symudiad byd-eang i ynni adnewyddadwy yn ystyrlon.”.

Mae pedair prif elfen i Brosiect Makani. Y cyntaf yw'r barcud, sy'n debyg i awyren o ran ei olwg ac yn gartref i 8 rotor. Mae'r rotorau hyn yn helpu i gael y barcud oddi ar y ddaear a hyd at ei uchder gweithredu gorau posibl. Ar yr uchder cywir, bydd y rotorau'n cau i ffwrdd, a bydd y llusgo a grëir gan y gwyntoedd sy'n symud ar draws y rotorau yn dechrau cynhyrchu ynni cylchdro. Yna caiff yr egni hwn ei drawsnewid yn drydan. Mae'r barcud yn hedfan mewn consentrig oherwydd y tennyn, sy'n ei gadw'n gysylltiedig â'r orsaf ddaear.

Y gydran nesaf yw'r tennyn ei hun. Ar wahân i ddal y barcud i'r llawr yn unig, mae'r tennyn hefyd yn trosglwyddo'r trydan a gynhyrchir i'r orsaf ddaear, ac ar yr un pryd yn trosglwyddo gwybodaeth gyfathrebu i'r barcud. Mae'r tennyn wedi'i wneud o wifren alwminiwm dargludol wedi'i lapio mewn ffibr carbon, gan ei gwneud yn hyblyg ond eto'n gryf.

Nesaf daw'r orsaf ddaear. Mae'n gweithredu fel pwynt clymu yn ystod taith hedfan y barcud a man gorffwys pan nad yw'r barcud yn cael ei ddefnyddio. Mae'r gydran hon hefyd yn cymryd llai o le na thyrbin gwynt confensiynol tra'n gludadwy, felly gall symud o leoliad i leoliad lle mae'r gwyntoedd cryfaf.

Y darn olaf o Project Makani yw'r system gyfrifiadurol. Mae hyn yn cynnwys GPS a synwyryddion eraill sy'n cadw'r barcud i fynd i lawr ei lwybr. Mae'r synwyryddion hyn yn sicrhau bod y barcud mewn ardaloedd sydd â gwyntoedd cryf a chyson.

Yr amodau gorau ar gyfer barcud Makani Google X yw tua 140m (459.3 tr) i 310m (1017.1 tr) uwchben lefel y ddaear ac ar gyflymder gwynt o tua 11.5 m/s (37.7 tr/s) (er y gall ddechrau cynhyrchu pŵer pan fo cyflymder y gwynt o leiaf 4 m/s (13.1 tr/s)). Pan fydd y barcud ar yr amodau gorau posibl, mae ganddo radiws cylchol o 145m (475.7 tr).

Awgrymir Prosiect Makani yn lle tyrbinau gwynt confensiynol oherwydd ei fod yn fwy ymarferol a gall hefyd gyrraedd gwyntoedd uwch, sydd yn gyffredinol yn gryfach ac yn fwy cyson na'r rhai sy'n agosach at lefel y ddaear. Er yn anffodus yn wahanol i dyrbinau gwynt confensiynol, ni ellir ei osod ar ardaloedd sy'n agos at ffyrdd cyhoeddus neu linellau pŵer, ac mae'n rhaid ei osod ymhellach oddi wrth ei gilydd er mwyn osgoi damwain rhwng y barcudiaid.

Profwyd Project Makani gyntaf yn Pescadero, California, ardal sydd â rhai gwyntoedd anrhagweladwy ac anhygoel o gryf. Daeth Google X yn barod iawn, a hyd yn oed “eisiau” o leiaf bum barcud i ddamwain yn eu profion. Ond mewn dros 100 o oriau hedfan wedi'u logio, fe fethon nhw â damwain un barcud, nad oedd Google yn credu ei fod yn beth da yn union. Cyfaddefodd Teller, er enghraifft, eu bod braidd yn “wrthdaro” â’r canlyniad, “Doedden ni ddim eisiau ei weld yn chwalu, ond rydyn ni hefyd yn teimlo ein bod ni wedi methu rhywsut. Mae yna hud a lledrith mewn pawb yn credu efallai ein bod ni wedi methu oherwydd wnaethon ni ddim methu.” Mae'n bosibl y byddai'r sylw hwn yn gwneud mwy o synnwyr os ydym yn ystyried y gall pobl, gan gynnwys Google, ddysgu mwy mewn gwirionedd o fethu a gwneud camgymeriadau.

Bacteria sy'n Trosi Ynni Solar

Daw'r ail ddyfais o gydweithrediad rhwng Cyfadran y Celfyddydau a'r Gwyddorau Prifysgol Harvard, Ysgol Feddygol Harvard, a Sefydliad Wyss ar gyfer Peirianneg a Ysbrydolwyd yn Fiolegol, sydd wedi arwain at yr hyn a elwir yn "dail bionig". Mae'r ddyfais newydd hon yn defnyddio technolegau a syniadau a ddarganfuwyd yn flaenorol, ynghyd â chwpl o newidiadau newydd. Prif bwrpas y ddeilen bionig yw troi hydrogen a charbon deuocsid yn isopropanol gyda chymorth pŵer solar a bacteria o'r enw Ralstonia ewtropha – canlyniad dymunol gan y gellir defnyddio isopropanol fel tanwydd hylif yn debyg iawn i ethanol.

I ddechrau, roedd y ddyfais yn deillio o lwyddiant Daniel Nocera o Brifysgol Harvard i ddatblygu catalydd cobalt-ffosffad sy'n defnyddio trydan i rannu dŵr yn hydrogen ac ocsigen. Ond gan nad yw hydrogen wedi dal ymlaen fel tanwydd amgen, penderfynodd Nocera ymuno â Pamela Silver a Joseph Torella o Ysgol Feddygol Harvard i ddarganfod dull newydd.

Yn y pen draw, lluniodd y tîm y syniad uchod i ddefnyddio fersiwn wedi'i addasu'n enetig o Ralstonia ewtropha sy'n gallu trawsnewid hydrogen a charbon deuocsid yn isopropanol. Yn ystod yr ymchwil, canfuwyd hefyd y gellid defnyddio gwahanol fathau o facteria hefyd i greu amrywiaeth arall o gynhyrchion gan gynnwys fferyllol.

Wedi hynny, llwyddodd Nocera ac Silver i adeiladu bio-adweithydd gyda'r catalydd newydd, y bacteria a'r celloedd solar i gynhyrchu'r tanwydd hylifol. Gall y catalydd hollti unrhyw ddŵr, hyd yn oed os yw'n llygredig iawn; gall y bacteria ddefnyddio'r gwastraff o ddefnyddio tanwydd ffosil; ac mae'r celloedd solar yn derbyn llif cyson o bŵer cyn belled â bod haul. Gyda'i gilydd, y canlyniad yw math gwyrddach o danwydd sy'n achosi ychydig o nwyon tŷ gwydr.

Felly, sut mae'r ddyfais hon yn gweithio mewn gwirionedd yn eithaf syml. Yn gyntaf, mae angen i wyddonwyr sicrhau bod yr amgylchedd yn y bio-adweithydd yn rhydd o unrhyw faetholion y gall y bacteria eu bwyta i gynhyrchu cynhyrchion diangen. Ar ôl sefydlu'r cyflwr hwn, gall y celloedd solar a'r catalydd ddechrau rhannu'r dŵr yn hydrogen ac ocsigen. Nesaf, mae'r jar yn cael ei droi i gyffroi'r bacteria o'u cyfnod twf arferol. Mae hyn yn cymell y bacteria i fwydo ar yr hydrogen sydd newydd ei gynhyrchu ac yn olaf mae isopropanol yn cael ei ollwng fel gwastraff o'r bacteria.

Roedd gan Torella hyn i’w ddweud am eu prosiect a mathau eraill o adnoddau cynaliadwy, “Nid yw olew a nwy yn ffynonellau cynaliadwy o danwydd, plastig, gwrtaith, na’r myrdd o gemegau eraill a gynhyrchir gyda nhw. Yr ateb gorau nesaf ar ôl olew a nwy yw bioleg, sydd mewn niferoedd byd-eang yn cynhyrchu 100 gwaith yn fwy o garbon y flwyddyn trwy ffotosynthesis nag y mae bodau dynol yn ei fwyta o olew.”