Ногоон болох нь: Тогтвортой, сэргээгдэх эрчим хүчний дараагийн алхам

Сүүлийн XNUMX жилд бид технологийн хөгжилд хурдацтай ахиц дэвшлийг мэдрэхийн хэрээр уур амьсгалын өөрчлөлтийн үр дагавартай тэмцэх олон санаа, оролдлого гарч ирж байна. Тухайлбал, эрдэмтэн судлаачид болон аж үйлдвэрүүд чулуужсан түлш нь амьдрах чадваргүй болж байгааг улам бүр ухамсарлаж, улмаар илүү тогтвортой, сэргээгдэх эрчим хүчний өөр өөр шийдлүүдийг гаргахыг хичээж байна. Ийм хүчин чармайлт - таны бодож байгаагаар - хэзээ ч амар хялбар үйл явц байгаагүй, гэхдээ үр дүн нь эцэстээ үнэ цэнэтэй юм. Хоёр өөр бүлгүүд эрчим хүчийг бий болгох чиглэлээр амьдралыг өөрчлөх боломжтой шинэ бүтээлийг амжилттай бүтээсэн бөгөөд та үүнийг доороос дэлгэрэнгүй унших боломжтой.

Дашрамд дурдахад, цааш үргэлжлүүлэхийн өмнө тогтвортой болон сэргээгдэх эрчим хүчний санаанууд нь зарим ижил төстэй талуудтай ч үндсэндээ бие биенээсээ ялгаатай гэдгийг санах нь чухал юм. Тогтвортой эрчим хүч гэдэг нь ирээдүй хойч үедээ сөргөөр нөлөөлөхгүйгээр бүтээж, ашиглах боломжтой эрчим хүчний аливаа хэлбэр юм. Нөгөөтэйгүүр, сэргээгдэх эрчим хүч гэдэг нь ашиглах үед шавхагдахгүй, эсвэл ашигласны дараа амархан сэргээгдэх эрчим хүч юм. Энэ хоёр төрөл нь байгаль орчинд ээлтэй боловч зохистой хэмнэлт, хяналтгүй бол тогтвортой эрчим хүчийг бүрэн ашиглаж болно.

Google-ийн цаасан шувуугаар ажилладаг салхин цахилгаан станц

Дэлхийн хамгийн алдартай хайлтын системийг бүтээгчээс тогтвортой эрчим хүчний шинэ эх үүсвэр гарч ирдэг. 2013 онд салхины эрчим хүчийг судлах зорилготой гарааны компани болох Makani Power-ийг худалдаж авснаас хойш Google X хамгийн шинэ төсөл дээрээ ажиллаж байна. Макани төсөл. Project Makani бол ердийн салхин сэнсээс илүү их эрчим хүч үйлдвэрлэх чадвартай, 7.3 метр урт эрчим хүчний цаасан шувуу юм. Google X-ийн тэргүүн Астро Теллер "[хэрэв] энэ нь төлөвлөсний дагуу ажиллавал дэлхий дахины сэргээгдэх эрчим хүч рүү шилжих хөдөлгөөнийг мэдэгдэхүйц хурдасгах болно" гэж үзэж байна.

Макани төслийн үндсэн дөрвөн бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг. Эхнийх нь цаасан шувуу бөгөөд гадаад төрхөөрөө онгоцтой төстэй бөгөөд 8 ротортой. Эдгээр роторууд цаасан шувууг газраас буулгаж, хамгийн оновчтой өндөрт аваачихад тусалдаг. Зөв өндрөөр роторууд унтарч, роторууд дээр хөдөлж буй салхинаас үүссэн чирэх нь эргэлтийн энерги үүсгэж эхэлнэ. Дараа нь энэ энерги нь цахилгаан болж хувирдаг. Цаасан шувууг газрын станцтай холбодог уяаны улмаас төвлөрсөн байдлаар нисдэг.

Дараагийн бүрэлдэхүүн хэсэг нь утас өөрөө юм. Утас нь цаасан шувууг газарт барихаас гадна үүссэн цахилгааныг газрын станц руу дамжуулахын зэрэгцээ харилцааны мэдээллийг цаасан шувуунд дамжуулдаг. Утас нь нүүрстөрөгчийн шилэнд ороосон цахилгаан дамжуулагч хөнгөн цагаан утсаар хийгдсэн бөгөөд уян хатан боловч бат бөх болгодог.

Дараа нь газрын станц ирдэг. Энэ нь цаасан шувууг нисэх үед холбох цэг, цаасан шувууг ашиглаагүй үед амрах газар болдог. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь зөөврийн хувьд ердийн салхин сэнсээс бага зай эзэлдэг тул салхи хамгийн хүчтэй байдаг газраас нөгөө рүү шилжих боломжтой.

Макани төслийн эцсийн хэсэг бол компьютерийн систем юм. Энэ нь цаасан шувууг замдаа оруулах GPS болон бусад мэдрэгчээс бүрддэг. Эдгээр мэдрэгч нь цаасан шувууг хүчтэй, тогтмол салхитай газарт байлгахыг баталгаажуулдаг.

Google X-ийн Макани цаасан шувууны хамгийн тохиромжтой нөхцөл нь газрын түвшнээс дээш ойролцоогоор 140м (459.3 фут)-аас 310м (1017.1 фут) өндөрт, салхины хурд 11.5 м/с (37.7 фут/с) орчим байдаг (гэхдээ энэ нь яг үнэндээ үүсгэж эхлэх боломжтой) юм. салхины хурд хамгийн багадаа 4 м/с (13.1 фут/с) байх үед эрчим хүч). Цаасан шувуу ийм оновчтой нөхцөлд байх үед 145м (475.7 фут) тойрог радиустай байдаг.

Макани төслийг ердийн салхин сэнсийг орлуулахаар санал болгож байна, учир нь энэ нь илүү практик бөгөөд газрын түвшинд ойртсоноос илүү хүчтэй, тогтмол байдаг өндөр салхинд хүрч чаддаг. Гэвч харамсалтай нь ердийн салхин турбинуудаас ялгаатай, нийтийн зам, цахилгааны шугамд ойрхон газар байрлуулах боломжгүй бөгөөд цаасан шувууны хооронд мөргөхгүйн тулд бие биенээсээ хол зайд байрлуулах шаардлагатай.

Макани төслийг анх Калифорни мужийн Пескадеро хотод туршиж үзсэн, маш тааварлашгүй, гайхалтай хүчтэй салхитай газар. Google X маш бэлтгэлтэй ирсэн бөгөөд туршилтын явцад дор хаяж таван цаасан шувуу сүйрүүлэхийг "хүссэн". Гэвч 100 гаруй нислэгийн цагийн дотор тэд ганц цаасан шувууг сүйрүүлж чадсангүй, энэ нь тийм ч сайн зүйл биш гэж Google-ийн үзэж байна. Жишээлбэл, Теллер тэд үр дүнтэй "зөрчилдсөн" гэдгээ хүлээн зөвшөөрсөн. "Бид сүйрлийг харахыг хүсээгүй ч бид ямар нэгэн байдлаар бүтэлгүйтсэн юм шиг санагддаг. Бид бүтэлгүйтсэн учраас бүтэлгүйтсэн байж магадгүй гэж итгэх хүн болгонд ид шид байдаг." Хэрэв бид Google зэрэг хүмүүс бүтэлгүйтэх, алдаа гаргахаас илүү ихийг сурч чадна гэж үзвэл энэ тайлбар илүү утга учиртай байх болно.

Нарны энергийг хувиргах бактери

Хоёрдахь шинэ бүтээл нь Харвардын их сургуулийн Урлаг, шинжлэх ухааны факультет, Харвардын Анагаах ухааны сургууль, Виссын биологийн сүнслэг нөлөө бүхий инженерчлэлийн хүрээлэнгийн хамтын ажиллагааны үр дүнд бий болсон. "бион навч". Энэхүү шинэ бүтээл нь өмнө нь нээсэн технологи, санааг ашиглан хэд хэдэн шинэ өөрчлөлт оруулсан. Бионик навчны гол зорилго нь нарны эрчим хүч, бактерийн тусламжтайгаар устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар ислийг изопропанол болгон хувиргах явдал юм. Ralstonia eutropha - изопропанолыг этанол шиг шингэн түлш болгон ашиглаж болох тул хүссэн үр дүн.

Анх энэ шинэ бүтээл нь Харвардын Их Сургуулийн Даниел Носера усыг устөрөгч болон хүчилтөрөгч болгон хуваахад цахилгаан ашигладаг кобальт-фосфатын катализаторыг бүтээсэн амжилтаас үүдэлтэй юм. Гэвч устөрөгчийг өөр түлш болгон ашиглаж амжаагүй байгаа тул Носера Харвардын Анагаах Ухааны Сургуулийн Памела Силвер, Жозеф Торелла нартай хамтран шинэ арга замыг олохоор шийджээ.

Эцэст нь багийнхан генийн өөрчлөлттэй хувилбарыг ашиглах дээр дурдсан санааг гаргаж ирэв Ralstonia eutropha устөрөгч ба нүүрстөрөгчийн давхар ислийг изопропанол болгон хувиргах чадвартай. Судалгааны явцад янз бүрийн төрлийн бактерийг эмийн бүтээгдэхүүн зэрэг бусад төрлийн бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд ашиглаж болохыг олж тогтоосон.

Дараа нь Носера, Силвер нар шингэн түлш үйлдвэрлэх шинэ катализатор, бактери, нарны эсүүд бүхий биореакторыг барьж чаджээ. Катализатор нь маш их бохирдсон ч гэсэн ямар ч усыг хувааж чаддаг; бактери нь чулуужсан түлшний хэрэглээний хаягдлыг ашиглах боломжтой; мөн нарны эсүүд нар байгаа цагт эрчим хүчний байнгын урсгалыг хүлээн авдаг. Бүгдийг нэгтгэвэл үр дүн нь бага хэмжээний хүлэмжийн хий үүсгэдэг илүү ногоон түлш юм.

Тэгэхээр Энэ шинэ бүтээл хэрхэн ажилладаг үнэндээ маш энгийн. Нэгдүгээрт, эрдэмтэд биореакторын хүрээлэн буй орчин нь нянгийн хэрэгцээгүй бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд хэрэглэж болох шим тэжээлээс ангид байх ёстой. Энэ нөхцөл байдал тогтоогдсоны дараа нарны эсүүд болон катализаторууд усыг устөрөгч болон хүчилтөрөгч болгон хувааж эхэлнэ. Дараа нь бактерийг хэвийн өсөлтийн үе шатнаас нь өдөөхийн тулд савыг хутгана. Энэ нь бактерийг шинээр үйлдвэрлэсэн устөрөгчөөр хооллоход хүргэдэг бөгөөд эцэст нь изопропанол нь бактерийн хаягдал болон ялгардаг.

Торелла өөрсдийн төсөл болон бусад төрлийн тогтвортой нөөцийн талаар “Газрын тос, хий нь түлш, хуванцар, бордоо болон тэдгээртэй хамт үйлдвэрлэсэн олон тооны химийн бодисын тогтвортой эх үүсвэр биш юм. Газрын тос, байгалийн хийн дараа дараагийн хамгийн сайн хариулт бол дэлхийн хэмжээнд фотосинтезийн явцад хүний ​​газрын тосноос хэрэглэж байгаагаас 100 дахин илүү нүүрстөрөгч ялгаруулдаг биологи юм."