Menjadi hijau: Langkah seterusnya dalam tenaga mampan dan boleh diperbaharui

Apabila kita mengalami kemajuan pesat dalam perkembangan teknologi dalam dekad yang lalu, semakin banyak idea dan percubaan mula muncul untuk memerangi kesan perubahan iklim. Ahli akademik dan industri, misalnya, semakin menyedari bahawa bahan api fosil semakin kurang berdaya maju dan dengan itu cuba menghasilkan pelbagai penyelesaian tenaga alternatif yang lebih mampan dan boleh diperbaharui. Usaha sedemikian - seperti yang anda fikirkan - tidak akan pernah menjadi proses yang mudah, tetapi hasilnya sangat berbaloi pada akhirnya. Dua kumpulan berbeza telah berjaya mencipta ciptaan yang berpotensi mengubah hidup berkenaan dengan penciptaan tenaga, yang boleh anda baca secara terperinci di bawah.

Sebagai nota sampingan, sebelum kita meneruskan, adalah penting untuk diingat bahawa idea tenaga mampan dan boleh diperbaharui - sementara ia berkongsi beberapa persamaan - pada teras sebenarnya berbeza antara satu sama lain. Tenaga lestari ialah sebarang bentuk tenaga yang boleh dicipta dan digunakan tanpa memberi kesan negatif kepada generasi akan datang. Sebaliknya, tenaga boleh diperbaharui ialah tenaga yang sama ada tidak habis apabila ia digunakan atau boleh dijana semula dengan mudah selepas ia digunakan. Kedua-dua jenis ini mesra alam, tetapi tenaga mampan boleh digunakan sepenuhnya jika ia tidak dipelihara atau dipantau dengan betul.

Ladang Angin Dikuasakan Layang-layang Google

Daripada pencipta enjin carian paling popular di dunia datang sumber tenaga mampan baharu. Sejak pembelian Makani Power – syarikat permulaan yang khusus untuk menyelidik kuasa angin – pada tahun 2013, Google X telah mengusahakan projek terbaharunya yang dinamakan dengan tepat. Projek Makani. Projek Makani ialah layang-layang tenaga besar sepanjang 7.3m yang boleh menjana lebih banyak kuasa daripada turbin angin biasa. Astro Teller, Ketua Google X percaya bahawa, "[jika] ini berfungsi seperti yang direka, ia akan mempercepatkan langkah global kepada tenaga boleh diperbaharui secara bermakna.".

Terdapat empat komponen utama Projek Makani. Yang pertama ialah layang-layang, yang kelihatan seperti kapal terbang dan menempatkan 8 rotor. Rotor ini membantu mengeluarkan layang-layang dari tanah dan sehingga ketinggian operasi optimumnya. Pada ketinggian yang betul, pemutar akan dimatikan, dan seretan yang dihasilkan daripada angin yang bergerak melintasi pemutar akan mula menjana tenaga putaran. Tenaga ini kemudiannya ditukar kepada elektrik. Layang-layang terbang secara sepusat kerana penambatan, yang memastikan ia disambungkan ke stesen tanah.

Komponen seterusnya ialah tether itu sendiri. Selain daripada hanya memegang wau ke tanah, tether juga memindahkan tenaga elektrik yang dijana ke stesen tanah, sambil pada masa yang sama menyampaikan maklumat komunikasi kepada wau. Penambat dibuat daripada dawai aluminium konduktif yang dibalut dengan gentian karbon, menjadikannya fleksibel namun kuat.

Seterusnya datang stesen tanah. Ia bertindak sebagai titik tethering semasa penerbangan wau dan tempat berehat apabila wau tidak digunakan. Komponen ini juga mengambil lebih sedikit ruang daripada turbin angin konvensional semasa mudah alih, jadi ia boleh bergerak dari lokasi ke lokasi di mana angin paling kuat.

Bahagian terakhir Projek Makani ialah sistem komputer. Ini terdiri daripada GPS dan penderia lain yang mengekalkan layang-layang di laluannya. Penderia ini memastikan bahawa wau berada di kawasan yang mempunyai angin yang kuat dan berterusan.

Keadaan optimum untuk wau Makani Google X adalah pada ketinggian kira-kira antara 140m (459.3 kaki) hingga 310m (1017.1 kaki) di atas paras tanah dan pada kelajuan angin sekitar 11.5 m/s (37.7 kaki/s) (walaupun ia sebenarnya boleh mula menjana kuasa apabila kelajuan angin sekurang-kurangnya 4 m/s (13.1 kaki/s)). Apabila wau berada pada keadaan optimum ini, ia mempunyai jejari bulatan 145m (475.7 kaki).

Projek Makani dicadangkan sebagai pengganti turbin angin konvensional kerana ia lebih praktikal dan juga boleh mencapai angin yang lebih tinggi, yang umumnya lebih kuat dan lebih malar daripada yang lebih dekat dengan paras tanah. Padahal malangnya tidak seperti turbin angin konvensional, ia tidak boleh diletakkan di kawasan berhampiran jalan awam atau talian elektrik, dan perlu diletakkan lebih jauh antara satu sama lain untuk mengelakkan kemalangan antara wau.

Projek Makani pertama kali diuji di Pescadero, California, kawasan yang mempunyai angin yang sangat tidak dapat diramalkan dan sangat kuat. Google X datang dengan sangat bersedia, malah "ingin" sekurang-kurangnya lima layang-layang terhempas dalam ujian mereka. Tetapi dalam lebih 100 jam penerbangan yang dicatatkan, mereka gagal merempuh satu layang-layang, yang Google percaya bukan perkara yang baik. Teller, misalnya, mengakui bahawa mereka agak "berkonflik" dengan keputusan itu, “Kami tidak mahu melihat ia terhempas, tetapi kami juga berasa seperti gagal entah bagaimana. Ada keajaiban dalam setiap orang percaya bahawa kami mungkin gagal kerana kami tidak gagal.” Kenyataan ini mungkin lebih masuk akal jika kita menganggap bahawa orang, termasuk Google, sebenarnya boleh belajar lebih banyak daripada kegagalan dan membuat kesilapan.

Bakteria Penukar Tenaga Suria

Ciptaan kedua datang daripada kerjasama antara Fakulti Seni dan Sains Universiti Harvard, Sekolah Perubatan Harvard, dan Institut Wyss untuk Kejuruteraan Inspirasi Biologi, yang telah menghasilkan apa yang dipanggil "daun bionik". Ciptaan baharu ini menggunakan teknologi dan idea yang ditemui sebelum ini, bersama-sama dengan beberapa tweak baharu. Tujuan utama daun bionik adalah untuk menukar hidrogen dan karbon dioksida kepada isopropanol dengan bantuan tenaga suria dan bakteria yang dipanggil. Ralstonia eutropha – hasil yang diingini kerana isopropanol boleh digunakan sebagai bahan api cecair sama seperti etanol.

Pada mulanya, ciptaan ini berpunca daripada kejayaan Daniel Nocera dari Universiti Harvard dalam membangunkan pemangkin kobalt-fosfat yang menggunakan elektrik untuk membelah air kepada hidrogen dan oksigen. Tetapi memandangkan hidrogen belum lagi digunakan sebagai bahan api alternatif, Nocera memutuskan untuk bekerjasama dengan Pamela Silver dan Joseph Torella dari Sekolah Perubatan Harvard untuk memikirkan pendekatan baharu.

Akhirnya, pasukan itu menghasilkan idea yang disebutkan di atas untuk menggunakan versi yang diubah suai secara genetik Ralstonia eutropha yang boleh mengubah hidrogen dan karbon dioksida kepada isopropanol. Semasa penyelidikan, ia juga mendapati bahawa pelbagai jenis bakteria juga boleh digunakan untuk mencipta pelbagai produk lain termasuk farmaseutikal.

Selepas itu, Nocera dan Silver kemudiannya berjaya membina bioreaktor lengkap dengan mangkin baharu, bakteria dan sel solar untuk menghasilkan bahan api cecair. Pemangkin boleh membelah mana-mana air, walaupun ia sangat tercemar; bakteria boleh menggunakan sisa daripada penggunaan bahan api fosil; dan sel suria menerima aliran kuasa yang berterusan selagi ada matahari. Semuanya digabungkan, hasilnya adalah bentuk bahan api yang lebih hijau yang menyebabkan sedikit gas rumah hijau.

Jadi, bagaimana ciptaan ini berfungsi sebenarnya cukup mudah. Pertama, saintis perlu memastikan bahawa persekitaran dalam bioreaktor bebas daripada sebarang nutrien yang boleh diambil oleh bakteria untuk menghasilkan produk yang tidak diingini. Selepas keadaan ini ditubuhkan, sel suria dan pemangkin kemudiannya boleh mula membelah air kepada hidrogen dan oksigen. Seterusnya, balang dikacau untuk merangsang bakteria daripada peringkat pertumbuhan normalnya. Ini mendorong bakteria untuk memakan hidrogen yang baru dihasilkan dan akhirnya isopropanol dikeluarkan sebagai sisa daripada bakteria.

Torella telah menyatakan perkara ini tentang projek mereka dan jenis sumber mampan yang lain, “Minyak dan gas bukanlah sumber bahan api, plastik, baja yang mampan atau pelbagai bahan kimia lain yang dihasilkan bersamanya. Jawapan terbaik seterusnya selepas minyak dan gas ialah biologi, yang dalam jumlah global menghasilkan 100 kali lebih banyak karbon setahun melalui fotosintesis daripada yang diambil manusia daripada minyak.