At blive grøn: Det næste skridt i bæredygtig og vedvarende energi

Efterhånden som vi oplever hurtige fremskridt i den teknologiske udvikling i det sidste årti, begynder der at dukke flere og flere ideer og forsøg op for at bekæmpe virkningerne af klimaændringer. Akademikere og industrier er for eksempel blevet mere og mere opmærksomme på, at fossile brændstoffer bliver mindre levedygtige og har derfor forsøgt at finde på forskellige alternative energiløsninger, der både er mere bæredygtige og vedvarende. En sådan indsats – som du måske tror – ville aldrig have været en nem proces, men resultatet er det værd i sidste ende. To forskellige grupper har med succes skabt en potentielt livsændrende opfindelse med hensyn til energiskabelse, som du kan læse i detaljer nedenfor.

Som en sidebemærkning, før vi fortsætter, er det vigtigt at huske på, at ideerne om bæredygtig og vedvarende energi – mens de deler nogle ligheder – i kernerne faktisk er adskilte fra hinanden. Bæredygtig energi er enhver form for energi, der kan skabes og bruges uden at påvirke fremtidige generationer negativt. På den anden side er vedvarende energi energi, der enten ikke er opbrugt, når den bruges, eller let kan regenereres, efter den er brugt. Begge typer er miljøvenlige, men bæredygtig energi kan bruges fuldstændigt, hvis den ikke bevares eller overvåges ordentligt.

Googles dragedrevne vindmøllepark

Fra skaberen af ​​verdens mest populære søgemaskine kommer en ny kilde til bæredygtig energi. Siden købet af Makani Power – en start-up dedikeret til at forske i vindkraft – i 2013, har Google X arbejdet på sit nyeste projekt med passende navn Projekt Makani. Project Makani er en stor, 7.3 m lang energidrage, der kan generere mere strøm end en almindelig vindmølle. Astro Teller, chef for Google X mener, at "[hvis] dette fungerer som designet, ville det på en meningsfuld måde fremskynde det globale skift til vedvarende energi."

Der er fire hovedkomponenter i Project Makani. Den første er dragen, som er flyvemaskineagtig i sit udseende og huser 8 rotorer. Disse rotorer hjælper med at få dragen op af jorden og op til dens optimale driftshøjde. I den korrekte højde vil rotorerne slukke, og modstanden, der skabes fra vindene, der bevæger sig hen over rotorerne, vil begynde at generere rotationsenergi. Denne energi omdannes derefter til elektricitet. Dragen flyver koncentrisk på grund af tøjret, som holder den forbundet til jordstationen.

Den næste komponent er selve tøjringen. Udover blot at holde dragen til jorden, overfører tøjret også den genererede elektricitet til jordstationen, mens den samtidig videresender kommunikationsinformation til dragen. Tøjet er lavet af en ledende aluminiumstråd pakket ind i kulfiber, hvilket gør den fleksibel og alligevel stærk.

Dernæst kommer jordstationen. Den fungerer som både tøjringspunkt under dragens flyvning og hvilested, når dragen ikke er i brug. Denne komponent fylder også mindre end en konventionel vindmølle, samtidig med at den er bærbar, så den kan bevæge sig fra sted til sted, hvor vinden er stærkest.

Det sidste stykke af Project Makani er computersystemet. Denne består af GPS og andre sensorer, der holder dragen på vej ned ad sin vej. Disse sensorer sørger for, at dragen er i områder, der har kraftig og konstant vind.

Optimale forhold for Google X's Makani-drage er i højder på cirka mellem 140 m (459.3 ft) til 310 m (1017.1 ft) over jordoverfladen og ved vindhastigheder på omkring 11.5 m/s (37.7 ft/s) (selvom den faktisk kan begynde at generere strøm, når vindhastigheden er mindst 4 m/s (13.1 ft/s)). Når dragen er under disse optimale forhold, har den en cirkulerende radius på 145m (475.7 fod).

Projekt Makani foreslås som en erstatning for konventionelle vindmøller, fordi det er mere praktisk og også kan nå højere vind, som generelt er stærkere og mere konstant end dem, der er tættere på jordniveau. Skønt desværre i modsætning til konventionelle vindmøller, kan den ikke placeres på områder tæt på offentlig vej eller elledninger, og skal placeres længere fra hinanden for at undgå sammenstød mellem dragerne.

Project Makani blev først testet i Pescadero, Californien, et område som har nogle meget uforudsigelige og utroligt stærke vinde. Google X kom meget forberedt og "ønskede" endda, at mindst fem drager skulle styrte ned i deres test. Men i løbet af over 100 loggede flyvetimer lykkedes det ikke at styrte en enkelt drage ned, hvilket Google mente ikke ligefrem var en god ting. Teller indrømmede for eksempel, at de var temmelig "konflikt" med resultatet, "Vi ønskede ikke at se det styrte ned, men vi føler også, at vi fejlede på en eller anden måde. Der er magi i, at alle tror, ​​at vi måske har fejlet, fordi vi ikke fejlede." Denne bemærkning ville muligvis give mere mening, hvis vi overvejer, at folk, inklusive Google, faktisk kan lære mere af at fejle og begå fejl.

Solenergikonverterende bakterier

Den anden opfindelse kommer fra et samarbejde mellem Harvard Universitys Fakultet for Kunst og Videnskab, Harvard Medical School og Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, som har resulteret i det, der kaldes "bionisk blad". Denne nye opfindelse bruger tidligere opdagede teknologier og ideer sammen med et par nye tweaks. Hovedformålet med det bioniske blad er at omdanne brint og kuldioxid til isopropanol ved hjælp af solenergi og en bakterie kaldet Ralstonia eutropha – et ønsket resultat, da isopropanol kan bruges som flydende brændstof ligesom ethanol.

Opfindelsen stammede oprindeligt fra Daniel Nocera fra Harvard Universitys succes med at udvikle en kobolt-phosphatkatalysator, der bruger elektricitet til at spalte vand til brint og ilt. Men da brint endnu ikke har fået fat som et alternativt brændstof, besluttede Nocera at slå sig sammen med Pamela Silver og Joseph Torella fra Harvard Medical School for at finde ud af en ny tilgang.

Til sidst kom holdet på den førnævnte idé at bruge en genmodificeret version af Ralstonia eutropha der kan omdanne brint og kuldioxid til isopropanol. Under forskningen blev det også fundet, at forskellige typer bakterier også kunne bruges til at skabe andre forskellige produkter, herunder lægemidler.

Bagefter lykkedes det så Nocera og Silver at konstruere en bioreaktor komplet med den nye katalysator, bakterierne og solcellerne til at producere det flydende brændstof. Katalysatoren kan spalte alt vand, selvom det er stærkt forurenet; bakterierne kan bruge affaldet fra fossilt brændstofforbrug; og solcellerne modtager en konstant strøm af strøm, så længe der er en sol. Alt sammen er resultatet en grønnere form for brændstof, der forårsager få drivhusgasser.

Så, hvordan denne opfindelse virker er faktisk ret simpelt. For det første skal forskerne sikre, at miljøet i bioreaktoren er fri for næringsstoffer, som bakterierne kan indtage for at producere uønskede produkter. Efter denne tilstand er etableret, kan solcellerne og katalysatoren begynde at spalte vandet i brint og ilt. Derefter omrøres glasset for at excitere bakterierne fra deres normale vækststadie. Dette får bakterierne til at fodre på det nyproducerede brint og til sidst afgives isopropanol som affald fra bakterierne.

Torella havde dette at sige om deres projekt og andre typer af bæredygtige ressourcer: "Olie og gas er ikke bæredygtige kilder til brændstof, plastik, gødning eller de utallige andre kemikalier, der produceres med dem. Det næstbedste svar efter olie og gas er biologi, som i globale tal producerer 100 gange mere kulstof om året via fotosyntese, end mennesker indtager fra olie."