устойчивость
Мир растущих потребностей в энергии и сокращающихся ресурсов обязательно должен искать новые источники энергии.
В последние годы возобновляемая энергия всегда была популярной темой для разговоров, но идея намного раньше предшествовала разговорам о «пиковой нефти»: например, энергия ветра и солнечной энергии - это многовековые идеи. Патент США №389124, «Солнечный элемент», датируется 1888 годом, хотя энергия ветра еще старше: в Европе ветряные мельницы использовались для измельчения зерна на протяжении большей части прошлого тысячелетия. (Однако ветряная мельница впервые была использована для производства электроэнергии сравнительно недавно, в 1887 году в Глазго.)
Альтернативы ископаемому топливу и другим невозобновляемым ресурсам продолжают разрабатываться сегодня. Вот 8 из них. Хотя многие из них связаны со значительными затратами на запуск и не могут быть реально реализованы в больших масштабах, они, тем не менее, представляют собой захватывающие новые направления мысли. Будем с оптимизмом надеяться, что они помогут направить производство энергии в более устойчивое будущее (с помощью классной инженерии).
1. Океанские волны
Это история про буй и девушку. Это ужасная игра слов, но на самом деле это так: инженер-электрик Аннет фон Жуанн пытается использовать силу моря с помощью тщательно построенного буя. Идея удивительно проста: закрепите медный провод. Положите магнит вокруг него. Переместите магнит вверх и вниз (в этом случае это работа, оставленная волнам). Это вызывает электрический ток в проводе, как многие помнят из физики средней школы. Вдохновленный волнением воды во время серфинга у берегов Гавайских островов, фон Жуан усилил эту идею и поместил ее в море, пытаясь использовать постоянно присутствующую кинетическую энергию океанских волн.
Оказывается, эта идея работает: буй, который она проверила в своей лаборатории на моделируемой средней волне, вырабатывал три киловатта энергии, или достаточно для питания двух домов, что дало толчок для дальнейших испытаний. Ее первые прототипы работали плохо, но, по ее словам, прорывы почти всегда рождались из неудач, и траектория ее работы была оптимистичной: с годами ее проекты улучшались, и впоследствии она наблюдала увеличение как государственного финансирования науки и интерес компаний чистой энергии.
Фон Жуан остается ведущей фигурой в быстро развивающейся области исследований волновой энергии и работает в надежде, что ее буи когда-нибудь помогут обеспечить чистую возобновляемую энергию для населения.
2. Мусор
Идея утопична: машина, которая превращает мусор в энергию. В этом случае небольшая утопия выдержала полевые испытания в реальных условиях, хотя и в менее чем утопическом регионе: армия США использовала два генератора, работающие на отходах, для обеспечения своих операций вблизи Багдада, Ирак. Это помогло облегчить ряд проблем для армии во враждебных условиях, поскольку это означало сокращение потребности в топливных колоннах и мусорных баках, которые оба были легкой целью для атаки. Вот как армия стала бегать частично на собственных измельченных бумажных и пищевых отходах.
Система работает примерно так: сухой мусор, такой как картон и пенополистирол, сжимается в гранулы и нагревается до тех пор, пока не превратится в синтетический газ, похожий на пропан. Тем временем пищевые отходы и жидкости сбраживаются в этанол. Син-газ и этанол объединяются для питания генератора. Генератору также нужна некоторая внешняя энергия, но он использует около 5% дизельного топлива, которое обычно требуется такому генератору, в то время как база производит всего 1/30 мусора, как обычно.
Подвиги армии США продемонстрировали жизнеспособность мусорной мощи, поэтому, возможно, пришло время использовать наш мусор в менее боевом контексте.
3. Футбол
Представьте, что вы используете энергию, генерируемую игрой в футбол, для питания лампы для чтения. Именно в этом и заключается идея соккета, футбольного мяча, который хранит кинетическую энергию, генерируемую при его использовании в игре в качестве электрической энергии.
Джессика Мэтьюз, студентка Гарварда с корнями в Нигерии, хотела найти способ использовать футбол, самую популярную игру в мире, для улучшения жизни людей в развивающихся странах. Результатом является Soccket, который может производить 3 часа светодиодного света при 30 минутах игры. Мэтьюз говорит, что она надеется, что ее изобретение может заменить использование керосина, напомнив о визитах в Нигерию, во время которых токсичное топливо для ламп затрудняло ей дыхание.
Хотя ограничения проекта очевидны - относительно высокая стоимость Соккета, небольшие масштабы, в которых он производит энергию, - идея создания власти вне игры - элегантная идея.
4. Велосипеды
Включите свою рукоятку, включите свет? Генераторы на велосипедах могут генерировать достаточное количество энергии: например, профессиональный велосипедист может крутить педали с мощностью более 400 Вт в течение часа (простой смертный может произвести половину этого). Конечно, это едва ли сказывается на потреблении энергии большинством людей: средний американский дом использовал 940 киловатт-часов в месяц в 2011 году. Тем не менее, вашего велосипеда более чем достаточно для зарядки небольших устройств, и, возможно, дает вам здоровое представление о том, как много усилий киловатт-час действительно влечет за собой.
Некоторые организации ставят в центр внимания генераторы велосипедов: этот датский отель предлагает своим клиентам ваучеры на еду в обмен на поездку на велосипедах-генераторах в течение 15 минут, в то время как музыкальный фестиваль Rock the Bike в Сан-Франциско (где еще?) Использует велосипеды для усиления звука. система.
Самостоятельные энтузиасты могут найти несколько бесплатных планов для создания одного онлайн.
5. Моча
Иногда ограниченные ресурсы создают инновационные решения. Четыре нигерийские девушки создали метод получения электричества, который питается от мочи. Их конструкция извлекает водород из мочи и может производить шесть часов энергии на каждый литр.
Естественно, их прототип имеет значительные ограничения - его электролизер требует энергии для запуска, а его источник топлива, чистый водород, является летучим. Тем не менее, их изобретение остается впечатляющим инженерным достижением, особенно с учетом их возраста: ни один из них не был старше 15 лет на момент завершения проекта.
6. лежачие полицейские
В эти дни жители пригородной зоны на юго-западе Англии могут получать энергию на своих автомобилях: в городе начали устанавливать электрокинетические пандусы. Каждая рампа содержит металлические пластины, которые сжимаются при проезде автомобиля, питая внутренний генератор. Получаемая энергия варьируется от 5 до 50 кВт, в зависимости от веса проезжающего автомобиля.
Изобретатель из Дорсета Питер Хьюз потратил 12 лет на разработку своей концепции, которая может помочь в освещении светофоров, дорожных знаков и другой городской инфраструктуры.
7. Морские микробы
По мнению непрофессионала, производящие электричество микробы, кажется, стоят на грани науки и научной фантастики. Тем не менее, они очень реальны: исследователи из университета Восточной Англии изучают штамм бактерий Shewanella oneidensis, который производит белки, которые могут переносить электричество в металлы.
Морской микроб был успешно синтезирован искусственно, и лабораторные испытания показали, что энергия, вырабатываемая белками на его поверхности, может быть использована для получения электроэнергии. Доктор Том Кларк, биолог из Восточной Англии, объясняет:
Ученые уже давно знают, что бактерии влияют на минералы и металлы, но впервые показано, что они разряжают электрический ток напрямую. Могут быть и другие виды, которые делают это даже лучше, чем наши. Эти бактерии проявляют большой потенциал в качестве микробных топливных элементов, где электричество может генерироваться в результате разложения бытовых или сельскохозяйственных отходов.
8. Ветровые ремни
Идея ветряных турбин является общепризнанной в кругах альтернативной энергетики, но идея ветряного пояса является относительно новой: Шон Фрэйн задумал ее во время поездки в 2004 году в рыболовецкое сообщество вне сети в Гаити. В отличие от традиционной турбины с редуктором, которая использует ветер для питания своих роторов, в ветровом поясе используется аэродинамическое явление, известное как аэроупругое трепетание, для извлечения энергии из ветра.
Технология способна извлекать энергию из ветра в масштабах и по ценам, недоступным для традиционных турбин. Возглавляемая Фрэйном, Humdinger Wind Energy Group в настоящее время работает над разработкой и развертыванием нескольких размеров и моделей своего прототипа по всему миру - в настоящее время ветровые ремни существуют в Гонконге, Испании, Эквадоре и Канаде.
