走向绿色：可持续和可再生能源的下一步

随着过去十年技术发展的快速进步，越来越多的想法和尝试开始出现，以应对气候变化的影响。例如，学术界和工业界越来越意识到化石燃料的可行性越来越低，因此试图提出各种更可持续和可再生的替代能源解决方案。正如您可能认为的那样，这种努力从来都不是一个容易的过程，但最终的结果是非常值得的。两个不同的团体在能源创造方面成功地创造了可能改变生活的发明，您可以在下面详细阅读。

顺便说一句，在我们继续之前，重要的是要记住，可持续能源和可再生能源的理念虽然有一些相似之处，但其核心实际上是不同的。可持续能源是可以创造和使用而不会对子孙后代产生负面影响的任何形式的能源。另一方面，可再生能源是指使用时不会耗尽或使用后易于再生的能源。这两种类型都是环保的，但如果不妥善保存或监控，可持续能源可能会被完全耗尽。

谷歌的风筝发电风力发电场

世界上最受欢迎的搜索引擎的创建者带来了新的可持续能源。自 2013 年收购 Makani Power（一家致力于研究风力发电的初创公司）以来，Google X 一直致力于其最新项目，该项目被恰当地命名为 马卡尼计划。 Project Makani 是一个 7.3m 长的大型能源风筝，可以比普通风力涡轮机产生更多的电力。 Google X 负责人 Astro Teller 认为，“[如果]这按设计工作，将有意义地加速全球向可再生能源的转变。”。

Makani 项目有四个主要组成部分。第一个是风筝，它的外观像飞机，有8个旋翼。这些转子有助于使风筝离开地面并达到最佳操作高度。在正确的高度，转子将关闭，风穿过转子产生的阻力将开始产生旋转能。然后这种能量被转化为电能。由于系绳的作用，风筝以同心圆方式飞行，使其与地面站保持连接。

下一个组件是系绳本身。除了将风筝固定在地面之外，系绳还将产生的电力传输到地面站，同时将通信信息转发给风筝。该系绳由包裹碳纤维的导电铝线制成，使其灵活而坚固。

接下来是地面站。它既充当风筝飞行期间的系留点，又充当风筝不使用时的休息场所。该组件在便携性方面也比传统风力涡轮机占用的空间更少，因此它可以从一个位置移动到风力最强的位置。

Makani 项目的最后一部分是计算机系统。它由 GPS 和其他传感器组成，使风筝保持在其路径上。这些传感器确保风筝处于持续强风的区域。

Google X 的 Makani 风筝的最佳条件是，海拔高度约为 140m（459.3 英尺）至 310m（1017.1 英尺），风速约为 11.5 m/s（37.7 ft/s）（尽管它实际上可以开始发电）风速至少为 4 m/s (13.1 ft/s) 时的功率。当风筝处于这些最佳条件时，它的盘旋半径为 145m（475.7 英尺）。

Project Makani 被建议作为传统风力涡轮机的替代品，因为它更实用，并且还可以达到更高的风力，通常比接近地面的风力更强且更稳定。虽然不幸的是 与传统风力涡轮机不同，不能放置在靠近公路或电线的地方，并且必须放置在距离较远的地方，以避免风筝之间的碰撞。

Makani 项目在加利福尼亚州佩斯卡德罗首次测试，这个地区有一些非常难以预测和令人难以置信的强风。 Google X 准备得很充分，甚至“希望”至少有五只风筝在测试中坠毁。但在记录的 100 多个飞行小时中，他们没有使一只风筝坠毁，谷歌认为这不完全是一件好事。 例如，特勒承认他们对结果相当“矛盾”， “我们不想看到它崩溃，但我们也觉得我们失败了。每个人都相信我们可能会失败，因为我们没有失败，这真是神奇。”如果我们考虑到人们（包括谷歌）实际上可以从失败和犯错误中学到更多，那么这句话可能更有意义。

太阳能转化细菌

第二项发明来自哈佛大学文理学院、哈佛医学院和怀斯生物启发工程研究所之间的合作，最终产生了所谓的“ “仿生叶子”。这项新发明使用了之前发现的技术和想法，并进行了一些新的调整。仿生叶子的主要目的是借助太阳能和一种叫做异丙醇的细菌，将氢气和二氧化碳转化为异丙醇。 富养罗尔斯顿菌 – 这是理想的结果，因为异丙醇可以像乙醇一样用作液体燃料。

最初，这项发明源于哈佛大学的丹尼尔·诺塞拉（Daniel Nocera）成功开发出一种磷酸钴催化剂，该催化剂利用电力将水分解为氢气和氧气。但由于氢作为替代燃料尚未流行起来，诺塞拉决定与哈佛医学院的帕梅拉·西尔弗和约瑟夫·托雷拉合作，找出一种新方法。

最终，该团队提出了上述想法，即使用转基因版本 富养罗尔斯顿菌 可以将氢气和二氧化碳转化为异丙醇。在研究过程中，还发现不同类型的细菌也可以用来制造其他各种产品，包括药品。

随后，诺塞拉和西尔弗成功建造了一个生物反应器，配备了新的催化剂、细菌和太阳能电池来生产液体燃料。催化剂可以分解任何水，即使是高度污染的水；细菌可以利用化石燃料消耗产生的废物；只要有太阳，太阳能电池就会获得源源不断的电力。所有这些结合起来，就形成了一种更环保的燃料，几乎不会产生温室气体。

所以， 本发明如何运作 其实很简单。首先，科学家需要确保生物反应器中的环境没有细菌可以消耗以产生不需要的产物的任何营养物质。建立这种条件后，太阳能电池和催化剂就可以开始将水分解成氢气和氧气。接下来，搅拌罐子以刺激细菌脱离正常生长阶段。这诱导细菌以新产生的氢气为食，最终异丙醇作为细菌的废物排出。

托雷拉这样评价他们的项目和其他类型的可持续资源，“石油和天然气不是燃料、塑料、化肥或用它们生产的无数其他化学品的可持续来源。继石油和天然气之后的下一个最佳答案是生物学，从全球数据来看，生物学每年通过光合作用产生的碳比人类从石油中消耗的碳多 100 倍。”