Կանաչ գնալ. հաջորդ քայլը կայուն և վերականգնվող էներգիայի ոլորտում

Քանի որ վերջին տասնամյակում մենք նկատում ենք տեխնոլոգիական զարգացումների արագ առաջընթաց, ավելի ու ավելի շատ գաղափարներ և փորձեր են սկսում ի հայտ գալ կլիմայի փոփոխության հետևանքների դեմ պայքարելու համար: Ակադեմիկոսներն ու արդյունաբերությունները, օրինակ, ավելի ու ավելի են գիտակցում, որ հանածո վառելիքները դառնում են պակաս կենսունակ և այդպիսով փորձել են տարբեր այլընտրանքային էներգիայի լուծումներ գտնել, որոնք և՛ ավելի կայուն են, և՛ վերականգնվող: Նման ջանքերը, ինչպես դուք կարող եք մտածել, երբեք հեշտ գործընթաց չէր լինի, բայց արդյունքն ի վերջո արժե այն: Երկու տարբեր խմբեր հաջողությամբ ստեղծել են էներգիայի ստեղծման հետ կապված պոտենցիալ կյանքը փոխող գյուտ, որը մանրամասն կարող եք կարդալ ստորև:

Որպես կողմնակի նշում, նախքան շարունակելը, կարևոր է նկատի ունենալ, որ կայուն և վերականգնվող էներգիայի գաղափարները, թեև դրանք ունեն որոշ նմանություններ, իրականում տարբերվում են միմյանցից: Կայուն էներգիան էներգիայի ցանկացած ձև է, որը կարող է ստեղծվել և օգտագործվել առանց ապագա սերունդների վրա բացասաբար ազդելու: Մյուս կողմից, վերականգնվող էներգիան այն էներգիան է, որը կամ չի սպառվում, երբ այն օգտագործվում է, կամ կարող է հեշտությամբ վերականգնվել այն օգտագործելուց հետո: Երկու տեսակներն էլ էկոլոգիապես մաքուր են, սակայն կայուն էներգիան կարող է ամբողջությամբ սպառվել, եթե այն պատշաճ կերպով չպահպանվի կամ չվերահսկվի:

Google's Kite Powered Wind Farm

Աշխարհի ամենահայտնի որոնման համակարգի ստեղծողից գալիս է կայուն էներգիայի նոր աղբյուր: 2013 թվականին «Makani Power»-ի գնման պահից ի վեր, որը հիմնված է քամու էներգիայի հետազոտմանը, Google X-ն աշխատել է իր նորագույն նախագծի վրա, որը տեղին է անվանել: Մականի նախագիծ. Project Makani-ն մեծ, 7.3 մ երկարությամբ էներգետիկ օդապարիկ է, որը կարող է ավելի շատ էներգիա արտադրել, քան սովորական հողմատուրբինը: Google X-ի ղեկավար Աստրո Թելլերը կարծում է, որ «[եթե] սա աշխատի այնպես, ինչպես նախագծված է, այն զգալիորեն կարագացնի գլոբալ շարժը դեպի վերականգնվող էներգիա»:

Project Makani-ի չորս հիմնական բաղադրիչ կա. Առաջինը օդապարիկն է, որն իր տեսքով ինքնաթիռի նման է և ունի 8 ռոտոր։ Այս ռոտորները օգնում են օդապարիկը գետնից հանել և հասնել օպտիմալ աշխատանքային բարձրության: Ճիշտ բարձրության դեպքում ռոտորները կփակվեն, և ռոտորների վրայով շարժվող քամիներից առաջացած ձգումը կսկսի պտտվող էներգիա առաջացնել: Այդ էներգիան այնուհետև վերածվում է էլեկտրականության: Օդապարուրը թռչում է համակենտրոն՝ կապանքի պատճառով, որն այն միացված է պահում վերգետնյա կայանին:

Հաջորդ բաղադրիչը ինքնին կապանքն է: Բացի օդապարիկը գետնին պահելուց, կապակցիչը նաև փոխանցում է ստացված էլեկտրաէներգիան դեպի վերգետնյա կայան՝ միևնույն ժամանակ օդապարկին փոխանցելով հաղորդակցման տեղեկատվությունը: Կապակցիչը պատրաստված է հաղորդիչ ալյումինե մետաղալարից, որը փաթաթված է ածխածնային մանրաթելով, ինչը այն դարձնում է ճկուն, բայց ամուր:

Հաջորդը գալիս է վերգետնյա կայանը: Այն գործում է և որպես կապակցման կետ օդապարիկի թռիչքի ժամանակ և որպես հանգստի վայր, երբ օդապարիկը չի օգտագործվում: Այս բաղադրիչը նաև ավելի քիչ տարածություն է զբաղեցնում, քան սովորական հողմատուրբինը, մինչդեռ շարժական է, ուստի այն կարող է տեղափոխվել մի տեղից այն վայր, որտեղ քամիներն ամենաուժեղն են:

Project Makani-ի վերջին մասը համակարգչային համակարգն է: Սա բաղկացած է GPS-ից և այլ սենսորներից, որոնք պահում են օդապարիկն իր ճանապարհով: Այս սենսորները ապահովում են, որ օդապարիկը գտնվում է այն վայրերում, որտեղ ուժեղ և մշտական ​​քամիներ կան:

Google X-ի Makani օդապարիկի համար օպտիմալ պայմանները գետնի մակարդակից մոտավորապես 140 մ (459.3 ֆտ) մինչև 310 մ (1017.1 ֆուտ) բարձրությունների վրա են, և մոտ 11.5 մ/վ (37.7 ֆտ/վրկ) քամու արագության դեպքում (չնայած այն կարող է իրականում սկսել առաջացնել: հզորություն, երբ քամու արագությունը առնվազն 4 մ/վ է (13.1 ֆտ/վ)): Երբ օդապարիկը գտնվում է այս օպտիմալ պայմաններում, այն ունի 145 մ (475.7 ֆտ) շրջանագծի շառավիղ:

Project Makani-ն առաջարկվում է որպես սովորական հողմային տուրբինների փոխարինում, քանի որ այն ավելի գործնական է և կարող է նաև հասնել ավելի բարձր քամիների, որոնք, ընդհանուր առմամբ, ավելի ուժեղ և կայուն են, քան գետնի մակարդակին մոտ գտնվողները: Թեև ցավոք ի տարբերություն սովորական հողմային տուրբինների, այն չի կարող տեղադրվել հանրային ճանապարհներին կամ էլեկտրահաղորդման գծերին մոտ գտնվող տարածքներում և պետք է տեղադրվի միմյանցից ավելի հեռու՝ օդապարիկների միջև վթարից խուսափելու համար:

Project Makani-ն առաջին անգամ փորձարկվել է Կալիֆորնիայի Պեսկադրո քաղաքում, մի տարածք, որն ունի շատ անկանխատեսելի և աներևակայելի ուժեղ քամիներ: Google X-ը եկավ շատ պատրաստված, և նույնիսկ «ուզեց» առնվազն հինգ օդապարուկներ, որոնք վթարի ենթարկվեն իրենց փորձարկման ժամանակ: Սակայն ավելի քան 100 գրանցված թռիչքի ժամերի ընթացքում նրանք չկարողացան վթարի ենթարկել մեկ օդապարիկ, ինչը Google-ը կարծում էր, որ դա այնքան էլ լավ բան չէ: Թելերը, օրինակ, խոստովանել է, որ իրենք բավականին «հակասական» են եղել արդյունքի հետ, «Մենք չէինք ուզում տեսնել, որ այն վթարի է ենթարկվում, բայց նաև զգում ենք, որ ինչ-որ կերպ ձախողվել ենք: Կա կախարդանք, երբ բոլորը հավատում են, որ մենք կարող ենք ձախողվել, քանի որ չենք ձախողվել»: Այս դիտողությունը, հավանաբար, ավելի իմաստալից կլիներ, եթե հաշվի առնենք, որ մարդիկ, ներառյալ Google-ը, իրականում կարող են ավելին սովորել ձախողվելուց և սխալվելուց:

Արեգակնային էներգիա փոխակերպող բակտերիաներ

Երկրորդ գյուտը գալիս է Հարվարդի համալսարանի Արվեստի և գիտության ֆակուլտետի, Հարվարդի բժշկական դպրոցի և կենսաբանորեն ներշնչված ճարտարագիտության Wyss ինստիտուտի համագործակցությունից, որոնք հանգեցրել են այն, ինչ կոչվում է. «բիոնիկ տերև». Այս նոր գյուտը օգտագործում է նախկինում հայտնաբերված տեխնոլոգիաներ և գաղափարներ, ինչպես նաև մի քանի նոր փոփոխություններ: Բիոնիկ տերևի հիմնական նպատակն է ջրածինը և ածխաթթու գազը վերածել իզոպրոպանոլի՝ արևային էներգիայի և բակտերիաների օգնությամբ, որը կոչվում է. Ralstonia eutropha – ցանկալի արդյունք, քանի որ իզոպրոպանոլը կարող է օգտագործվել որպես հեղուկ վառելիք, ինչպես էթանոլը:

Ի սկզբանե գյուտը ծագել է Հարվարդի համալսարանի Դանիել Նոցերայի հաջողությունից՝ ստեղծելով կոբալտ-ֆոսֆատ կատալիզատոր, որն օգտագործում է էլեկտրականությունը՝ ջուրը ջրածնի և թթվածնի բաժանելու համար: Բայց քանի որ ջրածինը որպես այլընտրանքային վառելիք դեռ չի հայտնվել, Նոցերան որոշեց միավորվել Պամելա Սիլվերի և Հարվարդի բժշկական դպրոցի Ջոզեֆ Տորելլայի հետ՝ նոր մոտեցում գտնելու համար:

Ի վերջո, թիմը հանդես եկավ վերոհիշյալ գաղափարով՝ օգտագործելու գենետիկորեն ձևափոխված տարբերակը Ralstonia eutropha որը կարող է ջրածինը և ածխածնի երկօքսիդը վերածել իզոպրոպանոլի։ Հետազոտության ընթացքում պարզվել է նաև, որ տարբեր տեսակի բակտերիաներ կարող են օգտագործվել նաև այլ ապրանքատեսակների ստեղծման համար, ներառյալ դեղագործական:

Այնուհետև Nocera-ին և Silver-ին հաջողվեց կառուցել կենսառեակտոր, որն ամբողջությամբ պարունակում էր նոր կատալիզատոր, բակտերիաներ և արևային մարտկոցներ՝ հեղուկ վառելիք արտադրելու համար: Կատալիզատորը կարող է բաժանել ցանկացած ջուր, նույնիսկ եթե այն շատ աղտոտված է. բակտերիաները կարող են օգտագործել հանածո վառելիքի սպառման թափոնները. իսկ արևային մարտկոցները ստանում են էներգիայի մշտական ​​հոսք, քանի դեռ կա արև: Այս ամենը միասին ստացվում է վառելիքի ավելի կանաչ ձևով, որը ջերմոցային գազերի քիչ քանակություն է առաջացնում:

Այնպես որ, ինչպես է աշխատում այս գյուտը իրականում բավականին պարզ է: Նախ, գիտնականները պետք է ապահովեն, որ բիոռեակտորում միջավայրը զերծ լինի սննդանյութերից, որոնք բակտերիաները կարող են սպառել՝ անցանկալի արտադրանք արտադրելու համար: Այս պայմանը հաստատվելուց հետո արևային բջիջները և կատալիզատորը կարող են սկսել ջուրը բաժանել ջրածնի և թթվածնի: Այնուհետև, բանկաը խառնվում է, որպեսզի բակտերիաները դուրս գան իրենց բնականոն աճի փուլից: Սա ստիպում է բակտերիաներին սնվել նոր արտադրված ջրածնով, և վերջապես իզոպրոպանոլը դուրս է գալիս որպես բակտերիաների թափոն:

Տորելլան ասել է իր նախագծի և կայուն ռեսուրսների այլ տեսակների մասին. «Նավթն ու գազը վառելիքի, պլաստիկի, պարարտանյութի կամ դրանցով արտադրվող անհամար այլ քիմիական նյութերի կայուն աղբյուրներ չեն: Նավթից և գազից հետո հաջորդ լավագույն պատասխանը կենսաբանությունն է, որը համաշխարհային թվով տարեկան 100 անգամ ավելի շատ ածխածին է արտադրում ֆոտոսինթեզի միջոցով, քան մարդիկ օգտագործում են նավթից»: