Vihreäksi: seuraava askel kestävässä ja uusiutuvassa energiassa

Teknologisen kehityksen nopean edistymisen kokeessamme viimeisen vuosikymmenen aikana alkaa ilmaantua yhä enemmän ideoita ja yrityksiä ilmastonmuutoksen vaikutusten torjumiseksi. Esimerkiksi tutkijat ja teollisuus ovat tulleet yhä enemmän tietoisiksi siitä, että fossiilisten polttoaineiden kannattavuus heikkenee, ja siksi on yritetty keksiä erilaisia ​​vaihtoehtoisia energiaratkaisuja, jotka ovat sekä kestävämpiä että uusiutuvia. Tällainen ponnistus – kuten saatat ajatella – ei olisi koskaan ollut helppo prosessi, mutta lopputulos on sen arvoinen. Kaksi eri ryhmää ovat onnistuneesti luoneet potentiaalisesti elämää muuttavan keksinnön energian luomisen suhteen, joista voit lukea tarkemmin alta.

Sivuhuomautuksena, ennen kuin jatkamme, on tärkeää pitää mielessä, että kestävän ja uusiutuvan energian ideat – vaikka niillä onkin joitain yhtäläisyyksiä – ovat ytimessä itse asiassa erilaisia. Kestävä energia on mikä tahansa energiamuoto, jota voidaan luoda ja käyttää ilman, että sillä on kielteisiä vaikutuksia tuleviin sukupolviin. Toisaalta uusiutuva energia on energiaa, joka joko ei ehdy käytettynä tai on helposti regeneroitavissa käytön jälkeen. Molemmat tyypit ovat ympäristöystävällisiä, mutta kestävä energia voidaan käyttää täysin loppuun, jos sitä ei säästetä tai valvota kunnolla.

Googlen leijavoimalla toimiva tuulipuisto

Maailman suosituimman hakukoneen luojalta tulee uusi kestävän energian lähde. Makani Powerin – tuulivoiman tutkimukseen keskittyneen start-up-yrityksen – oston jälkeen vuonna 2013 Google X on työskennellyt uusimman, osuvasti nimetyn projektinsa parissa. Projekti Makani. Project Makani on suuri, 7.3 metriä pitkä energialeija, joka voi tuottaa enemmän tehoa kuin tavallinen tuuliturbiini. Google X:n johtaja Astro Teller uskoo, että "[jos] tämä toimii suunnitellusti, se nopeuttaisi merkittävästi maailmanlaajuista siirtymistä uusiutuvaan energiaan."

Project Makanissa on neljä pääkomponenttia. Ensimmäinen on leija, joka on ulkonäöltään lentokonemainen ja jossa on 8 roottoria. Nämä roottorit auttavat nostamaan leijan maasta ja nostamaan sen optimaaliseen käyttökorkeuteen. Oikealla korkeudella roottorit sammuvat ja roottorien poikki liikkuvien tuulien aiheuttama vastus alkaa tuottaa pyörimisenergiaa. Tämä energia muunnetaan sitten sähköksi. Leija lentää samankeskisesti kiinnityksen ansiosta, joka pitää sen kytkettynä maa-asemaan.

Seuraava komponentti on itse tether. Sen lisäksi, että se pitää leijaa maassa, se siirtää myös tuotetun sähkön maa-asemalle ja välittää samalla viestintätietoja leijalle. Kiinnitys on valmistettu johtavasta alumiinilangasta, joka on kääritty hiilikuituun, mikä tekee siitä joustavan mutta vahvan.

Seuraavaksi tulee maa-asema. Se toimii sekä kiinnityspisteenä leijan lennon aikana että lepopaikkana, kun leija ei ole käytössä. Tämä komponentti vie myös vähemmän tilaa kuin perinteinen tuuliturbiini, vaikka se on kannettava, joten se voi liikkua paikasta toiseen, jossa tuulet ovat voimakkaimmat.

Project Makaniin viimeinen osa on tietokonejärjestelmä. Tämä koostuu GPS:stä ja muista antureista, jotka pitävät leijan kulkemassa polullaan. Nämä anturit varmistavat, että leija on alueilla, joilla on voimakas ja jatkuva tuuli.

Optimaaliset olosuhteet Google X:n Makani-leijalle ovat noin 140–459.3 metrin (310 ft) korkeudessa maanpinnan yläpuolella ja tuulen nopeudella noin 1017.1 m/s (11.5 ft/s) (vaikka se voi alkaa tuottaa teho, kun tuulen nopeus on vähintään 37.7 m/s (4 ft/s)). Kun leija on näissä optimaalisissa olosuhteissa, sen kiertosäde on 13.1 metriä (145 jalkaa).

Projekti Makani ehdotetaan korvaamaan perinteiset tuuliturbiinit, koska se on käytännöllisempi ja voi saavuttaa myös korkeammat tuulet, jotka ovat yleensä voimakkaampia ja tasaisempia kuin lähempänä maan tasoa. Vaikka valitettavasti toisin kuin perinteiset tuuliturbiinit, sitä ei voi sijoittaa alueille, jotka ovat lähellä yleisiä teitä tai voimalinjoja, ja ne on sijoitettava kauemmaksi toisistaan, jotta vältytään törmäyksestä leijojen välillä.

Projekti Makani testattiin ensimmäisen kerran Pescaderossa, Kaliforniassa, alue, jolla on hyvin arvaamattomia ja uskomattoman voimakkaita tuulia. Google X oli hyvin valmistautunut ja jopa ”halusi” ainakin viiden leijan kaatuvan testauksessaan. Mutta yli 100 kirjatun lentotunnin aikana he eivät onnistuneet kaatamaan yhtäkään leijaa, mikä Googlen mielestä ei ollut aivan hyvä asia. Esimerkiksi Teller myönsi, että he olivat melko "ristiriidassa" tuloksen kanssa, ”Emme halunneet nähdä sen kaatuvan, mutta meistä tuntuu myös siltä, ​​että epäonnistuimme jotenkin. Siinä on taikuutta, kun kaikki uskovat, että olisimme saattaneet epäonnistua, koska emme epäonnistuneet." Tämä huomautus olisi ehkä järkevämpi, jos otamme huomioon, että ihmiset, mukaan lukien Google, voivat itse asiassa oppia enemmän epäonnistumisesta ja virheiden tekemisestä.

Aurinkoenergiaa muuntavat bakteerit

Toinen keksintö on peräisin Harvardin yliopiston taiteiden ja tieteiden tiedekunnan, Harvard Medical Schoolin ja Wyss Institute for Biologically Inspired Engineeringin yhteistyöstä, joka on johtanut ns. "Bioninen lehti". Tämä uusi keksintö käyttää aiemmin löydettyjä tekniikoita ja ideoita sekä pari uutta säätöä. Bionisen lehden päätarkoituksena on muuttaa vety ja hiilidioksidi isopropanoliksi aurinkoenergian ja bakteerin ns. Ralstonia eutropha – haluttu tulos, koska isopropanolia voidaan käyttää nestemäisenä polttoaineena aivan kuten etanolia.

Aluksi keksintö sai alkunsa Harvardin yliopiston Daniel Noceran menestyksestä kehittää kobolttifosfaattikatalyytti, joka käyttää sähköä veden jakamiseen vedyksi ja hapeksi. Mutta koska vety ei ole vielä tullut vaihtoehtoiseksi polttoaineeksi, Nocera päätti tehdä yhteistyötä Pamela Silverin ja Joseph Torellan kanssa Harvard Medical Schoolista löytääkseen uuden lähestymistavan.

Lopulta ryhmä keksi edellä mainitun idean käyttää geneettisesti muunnettua versiota Ralstonia eutropha joka voi muuttaa vedyn ja hiilidioksidin isopropanoliksi. Tutkimuksen aikana havaittiin myös, että erityyppisistä bakteereista voidaan luoda myös muita erilaisia ​​tuotteita, mukaan lukien lääkkeet.

Myöhemmin Nocera ja Silver onnistuivat rakentamaan bioreaktorin, jossa oli uusi katalyytti, bakteereja ja aurinkokennoja nestemäisen polttoaineen tuottamiseksi. Katalyytti voi jakaa minkä tahansa veden, vaikka se olisi erittäin saastunutta; bakteerit voivat hyödyntää fossiilisten polttoaineiden kulutuksen jätteitä; ja aurinkokennot saavat jatkuvaa virtaa niin kauan kuin aurinkoa on. Kaiken kaikkiaan tuloksena on vihreämpi polttoaine, joka aiheuttaa vähän kasvihuonekaasuja.

Niin, miten tämä keksintö toimii on itse asiassa aika yksinkertainen. Ensinnäkin tutkijoiden on varmistettava, että bioreaktorin ympäristössä ei ole ravinteita, joita bakteerit voivat kuluttaa tuottaakseen ei-toivottuja tuotteita. Kun tämä tila on vakiintunut, aurinkokennot ja katalyytti voivat sitten alkaa jakaa vettä vedyksi ja hapeksi. Seuraavaksi purkkia sekoitetaan bakteerien virittämiseksi niiden normaalista kasvuvaiheesta. Tämä saa bakteerit syömään vastikään tuotettua vetyä ja lopulta isopropanolia vapautuu bakteereista jätteenä.

Torella kertoi projektistaan ​​ja muista kestävistä luonnonvaroista näin: "Öljy ja kaasu eivät ole kestäviä polttoaineen, muovin, lannoitteiden tai lukemattomien muiden niillä tuotettujen kemikaalien lähteitä. Seuraavaksi paras vastaus öljyn ja kaasun jälkeen on biologia, joka maailmanlaajuisesti tuottaa fotosynteesin kautta 100 kertaa enemmän hiiltä vuodessa kuin ihmiset kuluttavat öljystä.