Zelena: Naslednji korak v trajnostni in obnovljivi energiji

Ker v zadnjem desetletju doživljamo hiter napredek v tehnološkem razvoju, se začne pojavljati vse več idej in poskusov za boj proti posledicam podnebnih sprememb. Akademiki in industrija so se na primer vedno bolj zavedali, da fosilna goriva postajajo manj izvedljiva, zato so poskušali najti različne alternativne energetske rešitve, ki so bolj trajnostne in obnovljive. Tak trud – kot si morda mislite – nikoli ne bi bil lahek proces, a rezultat je na koncu vreden tega. Dve različni skupini sta uspešno ustvarili izum, ki bi lahko spremenil življenje v zvezi z ustvarjanjem energije, kar si lahko podrobneje preberete spodaj.

Kot stransko opombo, preden nadaljujemo, je pomembno imeti v mislih, da se zamisli o trajnostni in obnovljivi energiji – čeprav si delita nekaj podobnosti – v bistvu med seboj razlikujejo. Trajnostna energija je vsaka oblika energije, ki jo je mogoče ustvariti in uporabiti brez negativnega vpliva na prihodnje generacije. Po drugi strani pa je obnovljiva energija energija, ki se med uporabo ne izčrpa ali pa jo je po uporabi mogoče zlahka obnoviti. Obe vrsti sta okolju prijazni, vendar se lahko trajnostna energija popolnoma porabi, če je ne varčujemo ali ustrezno nadzorujemo.

Googlova vetrna elektrarna na pogon z zmaji

Od ustvarjalca najbolj priljubljenega iskalnika na svetu prihaja nov vir trajnostne energije. Od nakupa Makani Power – zagonskega podjetja, namenjenega raziskovanju vetrne energije – leta 2013, je Google X delal na svojem najnovejšem projektu z ustreznim imenom Projekt Makani. Projekt Makani je velik, 7.3 m dolg energetski zmaj, ki lahko ustvari več energije kot običajna vetrna turbina. Astro Teller, vodja Google X, meni, da bi "[če] to deluje, kot je bilo načrtovano, pomembno pospešilo globalni prehod na obnovljivo energijo".

Obstajajo štiri glavne komponente projekta Makani. Prvi je zmaj, ki je po videzu podoben letalu in ima 8 rotorjev. Ti rotorji pomagajo dvigniti kajta s tal in ga dvigniti na optimalno delovno višino. Na pravilni višini se bodo rotorji izklopili in upor, ki ga ustvarijo vetrovi, ki se premikajo čez rotorje, bo začel ustvarjati rotacijsko energijo. Ta energija se nato pretvori v elektriko. Zmaj leti koncentrično zaradi vrvi, ki ga ohranja povezano z zemeljsko postajo.

Naslednja komponenta je sam privez. Poleg tega, da le drži zmaja na tleh, privez tudi prenaša proizvedeno elektriko na zemeljsko postajo, hkrati pa zmaju posreduje komunikacijske informacije. Privez je narejen iz prevodne aluminijaste žice, ovite v ogljikova vlakna, zaradi česar je prožen, a močan.

Sledi zemeljska postaja. Deluje kot privezna točka med letom zmaja in počivališče, ko zmaj ni v uporabi. Ta komponenta tudi zavzame manj prostora kot običajna vetrna turbina, hkrati pa je prenosljiva, zato se lahko premika z lokacije na lokacijo, kjer so vetrovi najmočnejši.

Zadnji del projekta Makani je računalniški sistem. To je sestavljeno iz GPS-a in drugih senzorjev, ki ohranjajo zmaja na njegovi poti. Ti senzorji zagotavljajo, da je zmaj na območjih z močnimi in stalnimi vetrovi.

Optimalni pogoji za zmaja Google X Makani so na nadmorski višini od približno 140 m (459.3 ft) do 310 m (1017.1 ft) nad tlemi in pri hitrosti vetra približno 11.5 m/s (37.7 ft/s) (čeprav lahko dejansko začne ustvarjati moč, ko je hitrost vetra najmanj 4 m/s (13.1 ft/s)). Ko je zmaj v teh optimalnih pogojih, ima polmer kroženja 145 m (475.7 ft).

Projekt Makani je predlagan kot zamenjava za običajne vetrne turbine, ker je bolj praktičen in lahko doseže tudi višje vetrove, ki so na splošno močnejši in bolj stalni kot tisti, ki so bližje tlom. Čeprav na žalost za razliko od običajnih vetrnih turbin, ga ni mogoče postaviti na območja v bližini javnih cest ali daljnovodov in ga je treba postaviti dlje drug od drugega, da preprečite trčenje med zmaji.

Projekt Makani je bil prvič testiran v Pescaderu v Kaliforniji, območje z zelo nepredvidljivimi in neverjetno močnimi vetrovi. Google X je prišel zelo pripravljen in je celo "želel" vsaj pet zmajev, da se zrušijo v svojem testiranju. Toda v več kot 100 zabeleženih urah letenja jim ni uspelo zrušiti niti enega zmaja, kar je Google menil, da ni ravno dobra stvar. Teller je na primer priznal, da so bili precej "konfliktni" z rezultatom, »Nismo želeli videti strmoglavljenja, vendar se tudi počutiva, kot da nam nekako ni uspelo. V tem, da vsi verjamejo, da smo morda spodleteli, je čarovnija, ker nam ni spodletelo.” Ta pripomba bi bila morda bolj smiselna, če upoštevamo, da se lahko ljudje, vključno z Googlom, dejansko več naučijo iz neuspehov in delanja napak.

Bakterije za pretvorbo sončne energije

Drugi izum izhaja iz sodelovanja med Fakulteto za umetnost in znanost Univerze Harvard, Medicinsko šolo Harvard in Inštitutom Wyss za biološko navdahnjeno inženirstvo, ki je privedlo do tako imenovanega "bionski list". Ta novi izum uporablja predhodno odkrite tehnologije in ideje, skupaj z nekaj novimi prilagoditvami. Glavni namen bioničnega lista je pretvoriti vodik in ogljikov dioksid v izopropanol s pomočjo sončne energije in bakterije, imenovane Ralstonia eutropha – želeni rezultat, saj se izopropanol lahko uporablja kot tekoče gorivo podobno kot etanol.

Sprva je izum izhajal iz uspeha Daniela Nocere z univerze Harvard pri razvoju kobalt-fosfatnega katalizatorja, ki uporablja elektriko za cepitev vode na vodik in kisik. A ker se vodik še ni uveljavil kot alternativno gorivo, se je Nocera odločila združiti moči s Pamelo Silver in Josephom Torello s harvardske medicinske šole, da bi ugotovila nov pristop.

Sčasoma je ekipa prišla na prej omenjeno idejo za uporabo gensko spremenjene različice Ralstonia eutropha ki lahko pretvori vodik in ogljikov dioksid v izopropanol. Med raziskavo je bilo tudi ugotovljeno, da bi lahko različne vrste bakterij uporabili tudi za ustvarjanje drugih različnih izdelkov, vključno s farmacevtskimi izdelki.

Nato sta Nocera in Silver uspela zgraditi bioreaktor skupaj z novim katalizatorjem, bakterijami in sončnimi celicami za proizvodnjo tekočega goriva. Katalizator lahko razcepi vsako vodo, tudi če je zelo onesnažena; bakterije lahko uporabljajo odpadke pri porabi fosilnih goriv; in sončne celice prejemajo stalen tok energije, dokler je sonce. Vse skupaj je rezultat bolj okolju prijazna oblika goriva, ki povzroča malo toplogrednih plinov.

Torej, kako ta izum deluje je pravzaprav precej preprosto. Najprej morajo znanstveniki zagotoviti, da je okolje v bioreaktorju brez kakršnih koli hranil, ki jih bakterije lahko porabijo za proizvodnjo neželenih produktov. Ko je ta pogoj vzpostavljen, lahko sončne celice in katalizator začnejo vodo cepiti na vodik in kisik. Nato se kozarec premeša, da se bakterije vzbudijo iz njihove normalne stopnje rasti. To spodbudi bakterije, da se hranijo z novo proizvedenim vodikom in končno se izopropanol sprosti kot odpadek bakterij.

Torella je o njihovem projektu in drugih vrstah trajnostnih virov povedal naslednje: »Nafta in plin nista trajnostna vira goriva, plastike, gnojil ali nešteto drugih kemikalij, ki se proizvajajo z njima. Naslednji najboljši odgovor za nafto in plinom je biologija, ki v globalnih številkah s fotosintezo proizvede(-jo) 100-krat več ogljika na leto, kot ga ljudje porabijo iz nafte."