Going green: Ďalší krok v udržateľnej a obnoviteľnej energii

Ako zažívame rýchly pokrok v technologickom vývoji v poslednom desaťročí, začína sa objavovať stále viac nápadov a pokusov na boj proti účinkom zmeny klímy. Akademici a priemysel si napríklad čoraz viac uvedomujú, že fosílne palivá sú čoraz menej životaschopné, a preto sa pokúšali prísť s rôznymi alternatívnymi energetickými riešeniami, ktoré sú udržateľnejšie a zároveň obnoviteľné. Takáto námaha – ako si možno myslíte – by nikdy nebola jednoduchým procesom, ale výsledok nakoniec stojí za to. Dve rôzne skupiny úspešne vytvorili potenciálne život meniaci vynález v súvislosti s tvorbou energie, o ktorom si môžete prečítať podrobnejšie nižšie.

Ako vedľajšiu poznámku, skôr ako budeme pokračovať, je dôležité mať na pamäti, že myšlienky udržateľnej a obnoviteľnej energie – hoci majú určité podobnosti – sa v podstate navzájom líšia. Udržateľná energia je akákoľvek forma energie, ktorú možno vytvoriť a použiť bez negatívneho vplyvu na budúce generácie. Na druhej strane obnoviteľná energia je energia, ktorá sa pri použití buď nevyčerpá, alebo sa po použití dá ľahko regenerovať. Oba typy sú šetrné k životnému prostrediu, ale trvalo udržateľná energia môže byť úplne spotrebovaná, ak nie je správne uchovávaná alebo monitorovaná.

Veterná farma poháňaná drakom od Google

Od tvorcu najpopulárnejšieho svetového vyhľadávača prichádza nový zdroj udržateľnej energie. Od kúpy Makani Power – start-upu, ktorý sa venuje výskumu veternej energie – v roku 2013, Google X pracoval na svojom najnovšom projekte s príznačným názvom Projekt Makani. Project Makani je veľký energetický drak s dĺžkou 7.3 m, ktorý dokáže generovať viac energie ako bežná veterná turbína. Astro Teller, vedúci spoločnosti Google X, verí, že „[ak] to funguje tak, ako bolo navrhnuté, zmysluplne by to urýchlilo globálny prechod na obnoviteľnú energiu.

Projekt Makani má štyri hlavné zložky. Prvým je drak, ktorý svojím vzhľadom pripomína lietadlo a obsahuje 8 rotorov. Tieto rotory pomáhajú dostať draka zo zeme a dostať sa do jeho optimálnej prevádzkovej nadmorskej výšky. V správnej výške sa rotory vypnú a odpor vytvorený vetrom pohybujúcim sa cez rotory začne generovať rotačnú energiu. Táto energia sa potom premení na elektrickú energiu. Drak lieta sústredne kvôli popruhu, ktorý ho drží pripojený k pozemnej stanici.

Ďalším komponentom je samotný popruh. Okrem toho, že drak iba drží na zemi, uväzovacie zariadenie tiež prenáša vyrobenú elektrinu na pozemnú stanicu a zároveň prenáša komunikačné informácie do draka. Popruh je vyrobený z vodivého hliníkového drôtu obaleného uhlíkovými vláknami, vďaka čomu je flexibilný a zároveň pevný.

Nasleduje pozemná stanica. Slúži ako kotviaci bod počas letu draka a ako miesto na odpočinok, keď sa drak nepoužíva. Tento komponent tiež zaberá menej miesta ako bežná veterná turbína a zároveň je prenosný, takže sa môže pohybovať z miesta na miesto, kde je najsilnejší vietor.

Posledným kúskom projektu Makani je počítačový systém. Pozostáva z GPS a ďalších senzorov, ktoré udržujú draka v pohybe po jeho dráhe. Tieto senzory zaisťujú, že drak je v oblastiach so silným a stálym vetrom.

Optimálne podmienky pre draka Makani od Google X sú vo výškach približne medzi 140 m (459.3 stôp) až 310 m (1017.1 11.5 stôp) nad úrovňou zeme a pri rýchlosti vetra okolo 37.7 m/s (4 stôp/s) (aj keď v skutočnosti môže začať generovať výkon, keď je rýchlosť vetra aspoň 13.1 m/s (145 ft/s)). Keď je drak v týchto optimálnych podmienkach, má polomer krúženia 475.7 m (XNUMX ft).

Projekt Makani sa navrhuje ako náhrada za konvenčné veterné turbíny, pretože je praktickejší a môže dosahovať aj vyššie vetry, ktoré sú vo všeobecnosti silnejšie a stálejšie ako tie, ktoré sú bližšie k úrovni zeme. Aj keď bohužiaľ na rozdiel od konvenčných veterných turbín, nemôže byť umiestnený na plochách v blízkosti verejných komunikácií alebo elektrických vedení a musí byť umiestnený ďalej od seba, aby sa zabránilo zrážke medzi drakmi.

Projekt Makani bol prvýkrát testovaný v Pescadero v Kalifornii, oblasť, ktorá má veľmi nepredvídateľné a neuveriteľne silné vetry. Google X prišiel veľmi pripravený a dokonca pri testovaní „chcel“ aspoň päť drakov havarovať. Počas viac ako 100 zaznamenaných letových hodín sa im však nepodarilo zrútiť ani jedného draka, čo podľa Google nie je práve dobré. Teller napríklad priznal, že boli skôr „v rozpore“ s výsledkom, „Nechceli sme vidieť, ako sa to zrútilo, ale tiež máme pocit, že sme nejako zlyhali. V každom je kúzlo, že každý verí, že sme mohli zlyhať, pretože sme nezlyhali.“ Táto poznámka by možno dávala väčší zmysel, ak vezmeme do úvahy, že ľudia, vrátane spoločnosti Google, sa môžu skutočne viac poučiť zo zlyhania a robenia chýb.

Baktérie premieňajúce slnečnú energiu

Druhý vynález pochádza zo spolupráce medzi Fakultou umení a vied Harvardskej univerzity, Harvardskou lekárskou fakultou a Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, ktorej výsledkom je tzv. "bionický list". Tento nový vynález využíva predtým objavené technológie a nápady spolu s niekoľkými novými vylepšeniami. Hlavným účelom bionického listu je premena vodíka a oxidu uhličitého na izopropanol pomocou slnečnej energie a baktérie tzv. Ralstonia eutropha – požadovaný výsledok, pretože izopropanol možno použiť ako kvapalné palivo podobne ako etanol.

Pôvodne vynález pramenil z úspechu Daniela Noceru z Harvardskej univerzity pri vývoji kobalt-fosfátového katalyzátora, ktorý využíva elektrinu na štiepenie vody na vodík a kyslík. Keďže sa však vodík ako alternatívne palivo ešte neujal, rozhodla sa Nocera spojiť sa s Pamelou Silver a Josephom Torellom z Harvard Medical School, aby prišli na nový prístup.

Nakoniec tím prišiel so spomínaným nápadom použiť geneticky modifikovanú verziu Ralstonia eutropha ktorý dokáže premeniť vodík a oxid uhličitý na izopropanol. Počas výskumu sa tiež zistilo, že rôzne druhy baktérií by sa mohli použiť aj na výrobu iných rôznych produktov vrátane liečiv.

Potom sa Nocera a Silver podarilo postaviť bioreaktor s novým katalyzátorom, baktériami a solárnymi článkami na výrobu kvapalného paliva. Katalyzátor môže rozdeliť akúkoľvek vodu, aj keď je veľmi znečistená; baktérie môžu využiť odpad zo spotreby fosílnych palív; a solárne články dostávajú konštantný prúd energie, pokiaľ je slnko. Výsledkom je zelenšia forma paliva, ktorá spôsobuje málo skleníkových plynov.

tak, ako tento vynález funguje je vlastne celkom jednoduchý. Po prvé, vedci musia zabezpečiť, aby prostredie v bioreaktore neobsahovalo žiadne živiny, ktoré môžu baktérie spotrebovať na produkciu nežiaducich produktov. Po vytvorení tejto podmienky môžu solárne články a katalyzátor začať štiepiť vodu na vodík a kyslík. Potom sa nádoba premieša, aby sa baktérie prebudili z ich normálneho štádia rastu. To prinúti baktérie, aby sa živili novo vyrobeným vodíkom a nakoniec sa izopropanol uvoľňuje ako odpad z baktérií.

Torella o svojom projekte a ďalších typoch trvalo udržateľných zdrojov povedal: „Ropa a plyn nie sú trvalo udržateľné zdroje paliva, plastov, hnojív alebo nespočetných iných chemikálií, ktoré sa s nimi vyrábajú. Ďalšou najlepšou odpoveďou po rope a plyne je biológia, ktorá v celosvetovom meradle vyprodukuje ročne prostredníctvom fotosyntézy 100-krát viac uhlíka, ako ľudia spotrebujú z ropy.“