გამწვანება: შემდეგი ნაბიჯი მდგრადი და განახლებადი ენერგიის მიმართულებით

ბოლო ათწლეულის განმავლობაში ტექნოლოგიურ განვითარებაში სწრაფ პროგრესს განვიცდით, უფრო და უფრო მეტი იდეა და მცდელობა ჩნდება კლიმატის ცვლილების შედეგების წინააღმდეგ საბრძოლველად. მაგალითად, აკადემიკოსებმა და მრეწველობამ გააცნობიერა, რომ წიაღისეული საწვავი ნაკლებად სიცოცხლისუნარიანი ხდება და ამით ცდილობდნენ შეექმნათ სხვადასხვა ალტერნატიული ენერგიის გადაწყვეტილებები, რომლებიც უფრო მდგრადი და განახლებადია. ასეთი ძალისხმევა - როგორც თქვენ ფიქრობთ - არასოდეს იქნებოდა მარტივი პროცესი, მაგრამ შედეგი საბოლოოდ ღირს. ორმა განსხვავებულმა ჯგუფმა წარმატებით შექმნა სიცოცხლის პოტენციურად შემცვლელი გამოგონება ენერგიის შექმნასთან დაკავშირებით, რომელიც დეტალურად შეგიძლიათ წაიკითხოთ ქვემოთ.

როგორც გვერდითი შენიშვნა, სანამ გავაგრძელებთ, მნიშვნელოვანია გვახსოვდეს, რომ მდგრადი და განახლებადი ენერგიის იდეები - მიუხედავად იმისა, რომ ისინი იზიარებენ გარკვეულ მსგავსებას - ბირთვში რეალურად განსხვავდება ერთმანეთისგან. მდგრადი ენერგია არის ენერგიის ნებისმიერი ფორმა, რომლის შექმნა და გამოყენება შესაძლებელია მომავალ თაობებზე ნეგატიური ზემოქმედების გარეშე. მეორეს მხრივ, განახლებადი ენერგია არის ენერგია, რომელიც ან არ იწურება მისი გამოყენებისას, ან ადვილად აღდგება მისი გამოყენების შემდეგ. ორივე ტიპი ეკოლოგიურად სუფთაა, მაგრამ მდგრადი ენერგია შეიძლება მთლიანად იქნას გამოყენებული, თუ ის არ იქნება დაცული ან სათანადო მონიტორინგი.

Google's Kite Powered Wind Farm

მსოფლიოში ყველაზე პოპულარული საძიებო სისტემის შემქმნელისგან მოდის მდგრადი ენერგიის ახალი წყარო. Makani Power-ის - სტარტაპი, რომელიც ეძღვნება ქარის ენერგიის კვლევას - 2013 წელს შეისყიდა, Google X მუშაობდა თავის უახლეს პროექტზე, სახელწოდებით. პროექტი მაკანი. Project Makani არის დიდი, 7.3 მ სიგრძის ენერგეტიკული ნაკადი, რომელსაც შეუძლია უფრო მეტი ენერგიის გამომუშავება, ვიდრე ჩვეულებრივი ქარის ტურბინა. ასტრო თელერი, Google X-ის ხელმძღვანელი, თვლის, რომ „[თუ] ეს მუშაობს ისე, როგორც შემუშავებულია, ეს მნიშვნელოვნად დააჩქარებს გლობალურ სვლას განახლებად ენერგიაზე“.

პროექტ მაკანის ოთხი ძირითადი კომპონენტია. პირველი არის კიტი, რომელიც გარეგნულად თვითმფრინავის მსგავსია და 8 როტორს შეიცავს. ეს როტორები ხელს უწყობენ ფუტკრის მიწიდან მოშორებას და მის ოპტიმალურ ოპერაციულ სიმაღლეს. სწორ სიმაღლეზე როტორები გაითიშება და როტორებზე მოძრავი ქარებისგან შექმნილი წევა დაიწყებს ბრუნვის ენერგიის გამომუშავებას. ეს ენერგია შემდეგ გარდაიქმნება ელექტროენერგიად. ფუტკარი კონცენტრიულად დაფრინავს სამაგრის გამო, რომელიც აკავშირებს მას მიწისქვეშა სადგურთან.

შემდეგი კომპონენტი არის თავად ტეტერი. გარდა იმისა, რომ უბრალოდ აჭერს კიტს მიწასთან, ბორკი ასევე გადასცემს გამომუშავებულ ელექტროენერგიას მიწისქვეშა სადგურზე, ამავდროულად აწვდის საკომუნიკაციო ინფორმაციას კიტზე. სამაგრი დამზადებულია გამტარ ალუმინის მავთულისგან, რომელიც შეფუთულია ნახშირბადის ბოჭკოში, რაც მას მოქნილს, მაგრამ ძლიერს ხდის.

შემდეგი მოდის მიწისქვეშა სადგური. ის მოქმედებს როგორც შეკვრის წერტილი ფრენის დროს, ასევე დასასვენებელი ადგილი, როდესაც ფუტკარი არ გამოიყენება. ეს კომპონენტი ასევე იკავებს ნაკლებ ადგილს, ვიდრე ჩვეულებრივი ქარის ტურბინა, ხოლო პორტატულია, ამიტომ მას შეუძლია გადავიდეს ადგილიდან იმ ადგილას, სადაც ქარი არის ყველაზე ძლიერი.

პროექტ მაკანის ბოლო ნაწილი არის კომპიუტერული სისტემა. ეს შედგება GPS-ისა და სხვა სენსორებისგან, რომლებიც აგრძელებენ კიტის გზას. ეს სენსორები უზრუნველყოფენ, რომ კიტი იყოს ისეთ ადგილებში, სადაც ძლიერი და მუდმივი ქარია.

Google X-ის Makani Kite-ისთვის ოპტიმალური პირობებია დაახლოებით 140 მ (459.3 ფუტი) 310 მ (1017.1 ფუტი) სიმაღლეზე მიწის დონიდან და ქარის სიჩქარე დაახლოებით 11.5 მ/წმ (37.7 ფუტი/წმ) (თუმცა მას შეუძლია რეალურად დაიწყოს გენერირება. სიმძლავრე, როდესაც ქარის სიჩქარე არის მინიმუმ 4 მ/წმ (13.1 ფუტი/წმ)). როდესაც კიტი ამ ოპტიმალურ პირობებშია, მას აქვს წრიული რადიუსი 145 მ (475.7 ფუტი).

პროექტი Makani შემოთავაზებულია, როგორც ჩანაცვლება ჩვეულებრივი ქარის ტურბინებისთვის, რადგან ის უფრო პრაქტიკულია და ასევე შეუძლია მიაღწიოს უფრო მაღალ ქარებს, რომლებიც ზოგადად უფრო ძლიერი და მუდმივია, ვიდრე მიწის დონესთან ახლოს მყოფი ქარი. თუმცა სამწუხაროდ ჩვეულებრივი ქარის ტურბინებისგან განსხვავებით, ის არ შეიძლება განთავსდეს საზოგადოებრივ გზებთან ან ელექტროგადამცემ ხაზებთან ახლოს მდებარე უბნებზე და უნდა განთავსდეს ერთმანეთისგან უფრო დაშორებით, რათა თავიდან აიცილოთ ავარია ბუტებს შორის.

პროექტი Makani პირველად გამოსცადეს პესკადეროში, კალიფორნია, ტერიტორია, რომელსაც აქვს ძალიან არაპროგნოზირებადი და წარმოუდგენლად ძლიერი ქარი. Google X მოვიდა ძალიან მომზადებული და "უნდა"  მინიმუმ ხუთი ავარიულიყო მათი ტესტირებისას. მაგრამ 100-ზე მეტი დარეგისტრირებული ფრენის საათში მათ ვერ ჩამოაგდეს ერთი ავარია, რაც Google-ს სჯეროდა, რომ არც თუ ისე კარგი იყო. თელერმა, მაგალითად, აღიარა, რომ ისინი საკმაოდ "კონფლიქტში" იყვნენ შედეგთან, „ჩვენ არ გვინდოდა მისი ავარიის დანახვა, მაგრამ ასევე ვგრძნობთ, რომ რაღაცნაირად წარუმატებელი ვიყავით. არის ჯადოქრობა იმაში, რომ ყველას სჯერა, რომ ჩვენ შეიძლება დავმარცხდით, რადგან არ ჩავვარდით. ” ეს შენიშვნა შესაძლოა უფრო ლოგიკური იყოს, თუ გავითვალისწინებთ, რომ ადამიანებს, მათ შორის Google-ს, რეალურად შეუძლიათ მეტი ისწავლონ წარუმატებლობისა და შეცდომების დაშვებისგან.

მზის ენერგიის გარდამქმნელი ბაქტერიები

მეორე გამოგონება მომდინარეობს ჰარვარდის უნივერსიტეტის ხელოვნებისა და მეცნიერების ფაკულტეტის, ჰარვარდის სამედიცინო სკოლისა და Wyss-ის ბიოლოგიურად შთაგონებული ინჟინერიის ინსტიტუტის თანამშრომლობით, რამაც გამოიწვია ის, რასაც ე.წ. "ბიონიკური ფოთოლი". ეს ახალი გამოგონება იყენებს ადრე აღმოჩენილ ტექნოლოგიებსა და იდეებს, რამდენიმე ახალ შესწორებასთან ერთად. ბიონიკური ფოთლის მთავარი დანიშნულებაა წყალბადის და ნახშირორჟანგის იზოპროპანოლად გადაქცევა მზის ენერგიისა და ბაქტერიის ე.წ. რალსტონია ევტროფა - სასურველი შედეგი, რადგან იზოპროპანოლი შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც თხევადი საწვავი ეთანოლის მსგავსად.

თავდაპირველად, გამოგონება მომდინარეობდა ჰარვარდის უნივერსიტეტის დანიელ ნოსერას წარმატებებით კობალტ-ფოსფატის კატალიზატორის შემუშავებაში, რომელიც იყენებს ელექტროენერგიას წყლის წყალბადად და ჟანგბადად დაყოფისთვის. მაგრამ იმის გამო, რომ წყალბადი ალტერნატიულ საწვავად ჯერ კიდევ არ არის გამოყენებული, ნოსერამ გადაწყვიტა გაერთიანდეს პამელა სილვერთან და ჰარვარდის სამედიცინო სკოლის ჯოზეფ ტორელასთან ახალი მიდგომის გასარკვევად.

საბოლოოდ, გუნდს გაუჩნდა ზემოხსენებული იდეა გენმოდიფიცირებული ვერსიის გამოყენების შესახებ რალსტონია ევტროფა რომელსაც შეუძლია წყალბადის და ნახშირორჟანგის გარდაქმნა იზოპროპანოლად. კვლევის დროს ასევე დადგინდა, რომ სხვადასხვა ტიპის ბაქტერიები შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა პროდუქტების, მათ შორის ფარმაცევტული პროდუქტების შესაქმნელად.

ამის შემდეგ, Nocera-მ და Silver-მა მოახერხეს ბიორეაქტორის აგება ახალი კატალიზატორით, ბაქტერიებით და მზის უჯრედებით თხევადი საწვავის წარმოებისთვის. კატალიზატორს შეუძლია გაყოს ნებისმიერი წყალი, თუნდაც ის ძალიან დაბინძურებული იყოს; ბაქტერიებს შეუძლიათ გამოიყენონ წიაღისეული საწვავის მოხმარების ნარჩენები; და მზის ელემენტები იღებენ ენერგიის მუდმივ ნაკადს, სანამ მზეა. ყველა ერთად, შედეგი არის საწვავის უფრო მწვანე ფორმა, რომელიც იწვევს მცირე სათბურის გაზებს.

ასე როგორ მუშაობს ეს გამოგონება სინამდვილეში საკმაოდ მარტივია. უპირველეს ყოვლისა, მეცნიერებმა უნდა უზრუნველყონ, რომ ბიორეაქტორში არსებული გარემო თავისუფალი იყოს ნებისმიერი საკვები ელემენტისგან, რომელსაც ბაქტერია შეუძლია მოიხმაროს არასასურველი პროდუქტების წარმოებისთვის. ამ მდგომარეობის დამყარების შემდეგ, მზის უჯრედები და კატალიზატორი შეიძლება დაიწყოს წყლის დაყოფა წყალბადად და ჟანგბადად. შემდეგ ქილას ურევენ, რათა ბაქტერიები მათი ნორმალური ზრდის სტადიიდან აღგზნდეს. ეს აიძულებს ბაქტერიებს იკვებონ ახლად წარმოქმნილი წყალბადით და საბოლოოდ იზოპროპანოლი გამოიყოფა ნარჩენების სახით ბაქტერიებისგან.

ტორელამ ასე თქვა თავის პროექტზე და სხვა სახის მდგრად რესურსებზე: „ნავთობი და გაზი არ არის საწვავის, პლასტმასის, სასუქის ან მათთან ერთად წარმოებული სხვა ქიმიკატების მდგრადი წყაროები. შემდეგი საუკეთესო პასუხი ნავთობისა და გაზის შემდეგ არის ბიოლოგია, რომელიც გლობალური რაოდენობით აწარმოებს [s] წელიწადში 100-ჯერ მეტ ნახშირბადს ფოტოსინთეზის გზით, ვიდრე ადამიანი მოიხმარს ნავთობისგან.