Ekologija: kitas žingsnis tvarios ir atsinaujinančios energijos srityje

Kadangi pastarąjį dešimtmetį patiriame sparčią technologinės plėtros pažangą, atsiranda vis daugiau idėjų ir bandymų kovoti su klimato kaitos padariniais. Pavyzdžiui, mokslininkai ir pramonės atstovai vis labiau suvokia, kad iškastinis kuras tampa mažiau perspektyvus, todėl bandė pasiūlyti įvairių alternatyvių energijos sprendimų, kurie būtų tvaresni ir atsinaujinantys. Tokios pastangos – kaip jūs manote – niekada nebūtų buvęs lengvas procesas, tačiau rezultatas to vertas. Dvi skirtingos grupės sėkmingai sukūrė potencialiai gyvenimą keičiantį energijos kūrimo išradimą, kurį galite perskaityti toliau.

Kaip šalutinė pastaba, prieš tęsiant svarbu nepamiršti, kad tvarios ir atsinaujinančios energijos idėjos – nors jos turi tam tikrų panašumų – iš tikrųjų skiriasi viena nuo kitos. Tvari energija yra bet kokia energijos forma, kurią galima sukurti ir panaudoti nedarant neigiamo poveikio ateities kartoms. Kita vertus, atsinaujinanti energija yra energija, kuri arba nėra išeikvota, kai ji naudojama, arba gali būti lengvai regeneruojama ją panaudojus. Abi rūšys yra nekenksmingos aplinkai, tačiau tvari energija gali būti visiškai išnaudota, jei ji nėra tausojama arba tinkamai nekontroliuojama.

„Google“ aitvarų varomas vėjo jėgainių parkas

Populiariausios pasaulyje paieškos sistemos kūrėjas sukūrė naują tvarios energijos šaltinį. Nuo 2013 m., kai įsigijo „Makani Power“ – vėjo energijos tyrimams skirtą startuolį, „Google X“ dirbo su naujausiu projektu, pavadintu taikliai. Projektas Makani. Projektas Makani yra didelis, 7.3 m ilgio energijos aitvaras, galintis generuoti daugiau energijos nei įprasta vėjo turbina. Astro Telleris, „Google X“ vadovas, mano, kad „[jei] tai veiktų taip, kaip suplanuota, tai reikšmingai paspartintų pasaulinį perėjimą prie atsinaujinančios energijos“.

Yra keturi pagrindiniai projekto Makani komponentai. Pirmasis – aitvaras, kuris savo išvaizda primena lėktuvą ir kuriame yra 8 rotoriai. Šie rotoriai padeda nukelti aitvarą nuo žemės ir pasiekti optimalų darbinį aukštį. Esant reikiamam aukščiui, rotoriai išsijungs, o per rotorius judančių vėjų susidaręs pasipriešinimas pradės generuoti sukimosi energiją. Tada ši energija paverčiama elektros energija. Aitvaras skrenda koncentriškai dėl diržo, kuris palaiko jį prijungtą prie antžeminės stoties.

Kitas komponentas yra pats diržas. Be to, kad aitvaras laikomas prie žemės, raištis taip pat perduoda pagamintą elektrą į antžeminę stotį ir tuo pačiu perduoda komunikacijos informaciją aitvarui. Pririšimas pagamintas iš laidžios aliuminio vielos, apvyniotos anglies pluoštu, todėl jis yra lankstus, bet tvirtas.

Toliau ateina antžeminė stotis. Jis veikia ir kaip pririšimo taškas aitvarui skrendant, ir kaip poilsio vieta, kai aitvaras nenaudojamas. Šis komponentas taip pat užima mažiau vietos nei įprastinė vėjo turbina, nors yra nešiojama, todėl gali judėti iš vietos į vietą, kur vėjai yra stipriausi.

Paskutinė projekto Makani dalis yra kompiuterinė sistema. Jį sudaro GPS ir kiti jutikliai, kurie palaiko aitvarą savo keliu. Šie jutikliai užtikrina, kad aitvaras būtų vietose, kuriose pučia stiprus ir nuolatinis vėjas.

Optimalios sąlygos Google X Makani aitvarui yra maždaug nuo 140 m (459.3 pėdos) iki 310 m (1017.1 pėdos) aukštyje virš žemės ir esant maždaug 11.5 m/s (37.7 pėdos/s) vėjo greičiui (nors iš tikrųjų jis gali pradėti generuotis). galia, kai vėjo greitis yra ne mažesnis kaip 4 m/s (13.1 pėdos/s)). Kai aitvaras yra tokiomis optimaliomis sąlygomis, jo skriejimo spindulys yra 145 m (475.7 pėdos).

Projektas Makani siūlomas kaip įprastinių vėjo turbinų pakaitalas, nes jis yra praktiškesnis ir gali pasiekti didesnį vėją, kuris paprastai yra stipresnis ir pastovesnis nei esantis arčiau žemės lygio. Nors deja skirtingai nuo įprastų vėjo turbinų, jis negali būti dedamas vietose, esančiose arti viešųjų kelių ar elektros linijų, ir turi būti dedamas toliau vienas nuo kito, kad aitvarai nesusidurtų.

Projektas Makani pirmą kartą buvo išbandytas Pescadero mieste, Kalifornijoje, vietovė, kurioje pučia labai nenuspėjami ir neįtikėtinai stiprūs vėjai. „Google X“ buvo labai pasiruošusi ir netgi „norėjo“, kad bandant sudužtų bent penki aitvarai. Tačiau per 100 užregistruotų skrydžio valandų jiems nepavyko sudaužyti nė vieno aitvaro, o tai, „Google“ manymu, nėra visiškai geras dalykas. Pavyzdžiui, Telleris pripažino, kad jie buvo gana „konfliktuoti“ su rezultatu, „Nenorėjome, kad tai žlugtų, bet taip pat jaučiame, kad mums kažkaip nepavyko. Visi tiki, kad mums nepavyko, nes nepasisekė. Ši pastaba galbūt būtų prasmingesnė, jei manytume, kad žmonės, įskaitant „Google“, iš tikrųjų gali daugiau pasimokyti iš nesėkmių ir klaidų.

Saulės energiją konvertuojančios bakterijos

Antrasis išradimas buvo sukurtas bendradarbiaujant Harvardo universiteto Menų ir mokslų fakultetui, Harvardo medicinos mokyklai ir Wyss biologiškai įkvėptos inžinerijos institutui, kurio rezultatas buvo vadinamasis "Bioninis lapas". Šiame naujame išradime naudojamos anksčiau atrastos technologijos ir idėjos bei keletas naujų patobulinimų. Pagrindinė bioninio lapo paskirtis – saulės energijos ir bakterijos, vadinamos, pagalba paversti vandenilį ir anglies dioksidą izopropanoliu. Ralstonia eutropha – norimas rezultatas, nes izopropanolis gali būti naudojamas kaip skystas kuras, panašiai kaip etanolis.

Iš pradžių išradimas kilo dėl Danielio Noceros iš Harvardo universiteto sėkmės kuriant kobalto-fosfato katalizatorių, kuris naudoja elektrą vandeniui padalyti į vandenilį ir deguonį. Tačiau kadangi vandenilis dar nepriimtas kaip alternatyvus kuras, Nocera nusprendė bendradarbiauti su Pamela Silver ir Josephu Torella iš Harvardo medicinos mokyklos, kad išsiaiškintų naują požiūrį.

Galiausiai komanda sugalvojo jau minėtą idėją panaudoti genetiškai modifikuotą versiją Ralstonia eutropha kuris gali paversti vandenilį ir anglies dioksidą izopropanoliu. Tyrimo metu taip pat buvo nustatyta, kad įvairių tipų bakterijos taip pat gali būti naudojamos kuriant įvairius produktus, įskaitant vaistus.

Vėliau Nocera ir Silver sugebėjo sukonstruoti bioreaktorių su nauju katalizatoriumi, bakterijomis ir saulės elementais skystam kurui gaminti. Katalizatorius gali suskaidyti bet kokį vandenį, net jei jis labai užterštas; bakterijos gali panaudoti iškastinio kuro vartojimo atliekas; o saulės elementai gauna nuolatinį energijos srautą tol, kol yra saulė. Viską sudėjus, gaunamas ekologiškesnis kuras, išskiriantis mažai šiltnamio efektą sukeliančių dujų.

Taigi, kaip veikia šis išradimas iš tikrųjų yra gana paprasta. Pirma, mokslininkai turi užtikrinti, kad bioreaktoriaus aplinkoje nebūtų jokių maistinių medžiagų, kurias bakterijos gali suvartoti gamindamos nepageidaujamus produktus. Nustačius šią sąlygą, saulės elementai ir katalizatorius gali pradėti skaidyti vandenį į vandenilį ir deguonį. Tada stiklainis maišomas, kad sužadintų bakterijas iš jų įprastos augimo stadijos. Tai skatina bakterijas maitintis naujai pagamintu vandeniliu ir galiausiai izopropanolis išsiskiria iš bakterijų kaip atliekos.

Torella apie savo projektą ir kitus tvarius išteklius pasakė taip: „Nafta ir dujos nėra tvarūs kuro, plastiko, trąšų ar daugybės kitų su jais gaminamų cheminių medžiagų šaltiniai. Kitas geriausias atsakymas po naftos ir dujų yra biologija, kuri per metus fotosintezės būdu išskiria 100 kartų daugiau anglies, nei žmonės suvartoja iš naftos.