Roheliseks muutumine: järgmine samm säästva ja taastuvenergia vallas

Kuna me kogeme viimasel kümnendil tehnoloogilise arengu kiiret arengut, hakkab järjest rohkem tekkima ideid ja katseid kliimamuutuste mõjudega võitlemiseks. Näiteks akadeemikud ja tööstused on üha enam teadvustanud, et fossiilkütused on muutumas vähem elujõuliseks ning seetõttu on püütud leida erinevaid alternatiivseid energialahendusi, mis on nii säästvamad kui ka taastuvamad. Selline pingutus – nagu võite arvata – poleks kunagi olnud lihtne protsess, kuid tulemus on lõpuks seda väärt. Kaks erinevat gruppi on edukalt loonud potentsiaalselt elumuutva leiutise seoses energia loomisega, millest saate täpsemalt lugeda allpool.

Vahemärkusena, enne kui jätkame, on oluline meeles pidada, et säästva ja taastuvenergia ideed – kuigi neil on mõningaid sarnasusi – on tegelikult üksteisest erinevad. Säästev energia on igasugune energia, mida saab luua ja kasutada ilma tulevasi põlvkondi negatiivselt mõjutamata. Teisest küljest on taastuvenergia energia, mis kas ei ammendu selle kasutamise ajal või mida saab pärast kasutamist kergesti taastada. Mõlemad tüübid on keskkonnasõbralikud, kuid säästva energia saab täielikult ära kasutada, kui seda ei säästa või korralikult ei jälgita.

Google'i tuulelohede jõul töötav tuulepark

Maailma populaarseima otsingumootori loojalt pärineb uus säästva energia allikas. Alates Makani Poweri – tuuleenergia uurimisele pühendunud iduettevõtte – ostmisest 2013. aastal on Google X töötanud oma uusima projekti kallal, millel on tabav nimi. Projekt Makani. Projekt Makani on suur, 7.3 m pikkune energialohe, mis suudab toota rohkem energiat kui tavaline tuuleturbiin. Google X juht Astro Teller usub, et "[kui] see toimib nii, nagu kavandatud, kiirendaks see märkimisväärselt taastuvenergia kasutuselevõttu maailmas."

Projektil Makani on neli põhikomponenti. Esimene on tuulelohe, mis on oma välimuselt lennukisarnane ja sisaldab 8 rootorit. Need rootorid aitavad lohe maapinnast lahti saada ja optimaalse töökõrguseni. Õigel kõrgusel lülituvad rootorid välja ja üle rootorite liikuvatest tuultest tekkiv takistus hakkab tekitama pöörlemisenergiat. See energia muundatakse seejärel elektriks. Lohe lendab kontsentriliselt lõastuse tõttu, mis hoiab seda maapealse jaamaga ühenduses.

Järgmine komponent on lõastus ise. Lisaks lohe lihtsalt maa küljes hoidmisele edastab lõas toodetud elektri ka maapealsele jaamale, edastades samal ajal sideinfot lohele. Kinnitus on valmistatud juhtivast alumiiniumtraadist, mis on mähitud süsinikkiuga, muutes selle elastseks, kuid tugevaks.

Edasi tuleb maapealne jaam. See toimib nii lõastuspunktina lohe lennu ajal kui ka puhkekohana, kui lohet ei kasutata. See komponent võtab ka vähem ruumi kui tavaline tuuleturbiin, olles samal ajal kaasaskantav, nii et see võib liikuda ühest kohast teise, kus tuuled on kõige tugevamad.

Projekti Makani viimane osa on arvutisüsteem. See koosneb GPS-ist ja muudest anduritest, mis hoiavad lohel oma teed mööda minemas. Need andurid tagavad, et lohe on tugeva ja püsiva tuulega piirkondades.

Optimaalsed tingimused Google X Makani tuulelohe jaoks on kõrgusel umbes 140 m (459.3 jalga) kuni 310 m (1017.1 jalga) maapinnast ja tuule kiirusel umbes 11.5 m/s (37.7 jalga/s) (kuigi see võib tegelikult hakata genereerima võimsus, kui tuule kiirus on vähemalt 4 m/s (13.1 jalga/s)). Kui lohe on nendes optimaalsetes tingimustes, on selle ringi raadius 145 m (475.7 jalga).

Projekti Makani soovitatakse tavapäraste tuuleturbiinide asendamiseks, kuna see on praktilisem ja suudab jõuda ka tugevamate tuulteni, mis on üldiselt tugevamad ja püsivamad kui maapinnale lähemal. Kuigi kahjuks erinevalt tavalistest tuuleturbiinidest, ei saa seda asetada avalike teede või elektriliinide lähedusse ning need tuleb asetada üksteisest kaugemale, et vältida tuulelohede vahele kukkumist.

Projekti Makani testiti esmakordselt Californias Pescaderos, piirkond, kus on väga ettearvamatud ja uskumatult tugevad tuuled. Google X oli väga valmistunud ja isegi "tahtis", et vähemalt viis tuulelohet oma testimise ajal kokku kukuks. Kuid enam kui 100 registreeritud lennutunni jooksul ei õnnestunud neil ainsatki tuulelohet kokku kukkuda, mis Google'i arvates ei ole just hea. Näiteks Teller tunnistas, et nad olid tulemusega pigem "vastuolus", "Me ei tahtnud näha, et see kokku kukub, kuid tunneme ka, et oleme kuidagi läbi kukkunud. Kõik usuvad, et me võisime läbi kukkuda, sest me ei kukkunud, peitub võlu. See märkus oleks võib-olla mõttekam, kui arvestame, et inimesed, sealhulgas Google, saavad ebaõnnestumistest ja vigadest tegelikult rohkem õppida.

Päikeseenergiat muundavad bakterid

Teine leiutis pärineb koostööst Harvardi ülikooli kunstide ja teaduste teaduskonna, Harvardi meditsiinikooli ja Wyssi bioloogiliselt inspireeritud tehnikainstituudi vahel, mille tulemuseks on nn. "biooniline leht". See uus leiutis kasutab varem avastatud tehnoloogiaid ja ideid koos paari uue näpunäidetega. Bioonilise lehe põhieesmärk on muuta vesinik ja süsihappegaas isopropanooliks päikeseenergia ja bakteri nn. Ralstonia eutropha – soovitud tulemus, kuna isopropanooli saab kasutada vedelkütusena sarnaselt etanooliga.

Algselt tulenes leiutis Harvardi ülikoolist pärit Daniel Nocera edust koobalt-fosfaatkatalüsaatori väljatöötamisel, mis kasutab elektrit vee jagamiseks vesinikuks ja hapnikuks. Kuid kuna vesinik pole alternatiivkütusena veel levinud, otsustas Nocera teha koostööd Pamela Silveri ja Joseph Torellaga Harvardi meditsiinikoolist, et välja mõelda uus lähenemisviis.

Lõpuks jõudis meeskond eelmainitud ideele kasutada geneetiliselt muundatud versiooni Ralstonia eutropha mis võib muuta vesiniku ja süsinikdioksiidi isopropanooliks. Uuringu käigus leiti ka, et erinevat tüüpi baktereid saab kasutada ka muude erinevate toodete, sealhulgas ravimite loomiseks.

Seejärel õnnestus Noceral ja Silveril vedelkütuse tootmiseks ehitada bioreaktor koos uue katalüsaatori, bakterite ja päikesepatareidega. Katalüsaator võib lõhestada mis tahes vett, isegi kui see on väga saastunud; bakterid saavad kasutada fossiilkütuste tarbimise jäätmeid; ja päikesepatareid saavad pideva energiavoo nii kaua, kuni päikest on. Kõik kokku on tulemuseks rohelisem kütus, mis tekitab vähe kasvuhoonegaase.

Niisiis, kuidas see leiutis töötab on tegelikult üsna lihtne. Esiteks peavad teadlased tagama, et bioreaktori keskkond oleks vaba toitainetest, mida bakterid võivad soovimatute toodete tootmiseks tarbida. Kui see tingimus on kindlaks tehtud, saavad päikesepatareid ja katalüsaator hakata vett vesinikuks ja hapnikuks jagama. Järgmisena segatakse purki, et ergutada baktereid nende normaalsest kasvufaasist. See paneb bakterid toituma äsja toodetud vesinikust ja lõpuks eraldatakse isopropanool bakteritest jäätmena.

Torella ütles oma projekti ja muud tüüpi säästvate ressursside kohta järgmist: "Nafta ja gaas ei ole jätkusuutlikud kütuse, plasti, väetiste või paljude teiste nendega toodetud kemikaalide allikad. Nafta ja gaasi järel paremuselt järgmine vastus on bioloogia, mis globaalselt toodab fotosünteesi teel aastas 100 korda rohkem süsinikku, kui inimesed naftast tarbivad.