устойчивост
Светът на нарастващите енергийни нужди и намаляващи ресурси непременно трябва да търси нови източници на енергия.
Възобновяемата енергия е многогодишна популярна тема за разговори през последните години, но идеята далеч предхожда всички разговори за „върхово масло“: Например, и вятърната, и слънчевата енергия са вековни идеи. Американски патентен номер US389124, „Слънчева клетка“датира от 1888 г., докато вятърната енергия все още е по-стара: В Европа вятърните мелници са били използвани за мелене на зърно през по-голямата част от последното хилядолетие. (Вятърната мелница обаче е използвана за първи път за производство на електроенергия сравнително наскоро, през 1887 г. в Глазгоу.)
Алтернативите на изкопаемите горива и други невъзобновяеми ресурси продължават да се разработват и днес. Ето 8 от тях. Въпреки че много от тях включват значителни разходи за стартиране и не са наистина изпълними в голям мащаб, те все пак представляват нови вълнуващи направления на мисълта. Нека се надяваме оптимистично да помогнат за производството на енергия към по-устойчиво бъдеще (чрез готино инженерство).
1. Океански вълни
Това е история за шамандура и момиче. Това е ужасно каламбурче, но наистина е: Електроинженерът Анет фон Жуан се опитва да използва силата на морето чрез внимателно изграден буй. Идеята е забележително проста: закрепете медна тел. Поставете магнит около него. Преместете магнита нагоре и надолу (в случая това е работата, оставена на вълните). Това предизвиква електрически ток в жицата, както мнозина ще си спомнят от лабораторията по физика на гимназията. Вдъхновен от издигането на водата, докато сърфира край бреговете на Хаваите, фон Жуан направи идеята по-голяма и я въведе в морето в опит да използва постоянно присъстващата кинетична енергия на океанските вълни.
Оказва се, че идеята работи: Буй, който тества в лабораторията си със симулирана средна вълна, произвежда три киловата мощност или достатъчно за захранване на две къщи, което даде тласък за допълнителни тестове. Първите й прототипи са работили зле, но, както казва тя, пробивите почти винаги се раждат от неуспехи, а траекторията на работата й е оптимистична: с годините дизайните й се подобряват и впоследствие тя отбелязва увеличение и на държавното финансиране на науката и интересът на компаниите за чиста енергия.
Фон Джуан остава водеща фигура в бързо развиващата се област на вълновите изследвания на енергията и работи с надеждата, че нейните шамандури един ден ще помогнат да донесат чиста възобновяема енергия за обществото.
2. Кошче
Идеята е утопична: машина, която превръща боклука в енергия. В този случай малко утопия е издържала на полеви тестове в реалния свят, макар и на по-малко от утопичен локал: Армията на САЩ използва два генератора с отказали захранвания, за да захранва операциите си близо до Багдад, Ирак. Това помогна за облекчаване на няколко проблема за армията във враждебни условия, тъй като означаваше намалена нужда от горивни конвои и писти за боклук, като и двата бяха лесни мишени за атака. Ето как армията започнала да работи отчасти върху собствените си раздробени документи и отпадъци от храна.
Системата работи приблизително така: Сухият боклук като картон и стиропор се компресира в пелети и се нагрява, докато се превърне в синтетичен газ, донякъде като пропан. Междувременно хранителните остатъци и течности се ферментират в етанол. Син-газът и етанолът се комбинират за захранване на генератора. Генераторът също се нуждае от малко външна енергия, но използва около 5% от дизела, който такъв генератор обикновено изисква, докато базата произвежда само 1/30 от боклука, който обикновено би.
Подвизите на американската армия демонстрираха жизнеспособността на силата на боклука, така че може би е време да поставим нашия боклук за използване в не толкова боен контекст.
3. Футбол
Представете си да използвате енергията, генерирана от футболна игра, за да захранвате вашата лампа за четене. Точно това е идеята зад Soccket, футболна топка, която съхранява кинетичната енергия, генерирана от използването му в играта като електрическа енергия.
Джесика Матюс, студентка от Харвард с корени в Нигерия, искаше да намери начин да използва футбола, най-популярната игра в света, за да подобри живота на хората в развиващите се страни. Резултатът е Soccket, който може да произведе 3 часа LED светлина с 30 минути игра. Матюс казва, че се надява нейното изобретение да замести употребата на керосин, припомняйки посещения в Нигерия, по време на които токсичното гориво от лампата затрудняваше дишането й.
Въпреки че са очевидни ограниченията на проекта - сравнително високата цена на Soccket, малкият мащаб, върху който той произвежда мощност - идеята за създаване на енергия извън играта е елегантна.
4. Велосипеди
Завъртете ръчката си, включете светлина? Генераторите с мотор могат да генерират доста малко енергия: Например, професионален колоездач може да върти педала с мощност над 400 вата за час (просто смъртен може да произведе половината от това). Разбира се, това едва вкарва вдлъбнатина при енергопотреблението на повечето хора: Средният американски дом е използвал 940 киловатчаса месечно през 2011 г. Въпреки това, моторът ви е повече от достатъчен за зареждане на малки устройства, като същевременно може би ви дава здравословен усет как много усилия, които киловатчас наистина водят до себе си.
Някои организации поставят генератори на велосипеди в светлината на прожекторите: Този датски хотел предлага на своите клиенти ваучери за хранене в замяна на каране на моторите си с генератор за 15 минути, докато базираният в Сан Франциско (къде другаде?) Музикален фестивал Rock the Bike използва мотори, за да захранва звука си система.
Ентусиастите „Направи си сам“могат да намерят множество безплатни планове за изграждане на един онлайн.
5. Урината
Понякога оскъдните ресурси правят иновативни решения. Четири нигерийски момичета са създали метод за генериране на електричество, който се захранва от пий. Дизайнът им извлича водород от урината и може да произвежда шест часа мощност за всеки литър.
Естествено, техният прототип има значителни ограничения - електролитичната му клетка изисква енергия за стартиране, а източникът на гориво, чист водород, е летлив. Изобретението им обаче остава впечатляващ подвиг на инженерството, особено като се имат предвид възрастта им: при завършването на проекта никой от тях не е по-стар от 15 години.
6. Ускорения на скоростта
Пътниците в югозападна Англия може би създават мощност с колите си днес: Градът започна да инсталира електрокинетични пътни рампи. Всяка рампа съдържа метални пластини, които се компресират при преминаване на автомобил, захранвайки вътрешен генератор. Получената произведена енергия варира от 5 до 50 kW, в зависимост от теглото на преминаващото превозно средство.
Базираният в Дорсет изобретател Питър Хюз прекара 12 години в проектирането на концепцията си, която може да помогне за захранване на светофари, пътни знаци и друга градска инфраструктура.
7. Морски микроби
За наблюдателя на миряните, микробите, произвеждащи електричество, изглеждат на ръба на науката и научната фантастика. Те обаче са много реални: Изследователи от университета в Източна Англия изучават щам бактерии, наречен Shewanella oneidensis, който произвежда протеини, които могат да прехвърлят електричество в метали.
Морският микроб успешно е синтезиран изкуствено и лабораторните тестове показаха, че енергията, произведена от протеините на повърхността му, може да бъде използвана за електрическа енергия. Д-р Том Кларк, биолог в Източна Англия, обяснява:
Учените от известно време знаят, че бактериите оказват влияние върху минералите и металите, но това е първият път, когато е доказано, че те изхвърлят електрически ток директно. Може да има други видове, които го правят дори по-добре от нашия. Тези бактерии показват голям потенциал като микробни горивни клетки, където електричеството може да се генерира от разпадането на битови или селскостопански отпадни продукти.
8. Вятърни колани
Идеята за вятърните турбини е утвърдена в алтернативните енергийни кръгове, но идеята за вятърния пояс е сравнително нова: Шон Фреййн го е замислил по време на пътуване през 2004 г. до извънредов риболовна общност в Хаити. За разлика от традиционната насочена турбина, която използва вятър, за да захранва роторите си, вятърният пояс използва аеродинамично явление, известно като аероеластичен трептене, за да изтегли енергия от вятъра.
Технологията е в състояние да извлича енергия от вятъра при мащаби и разходи, недостъпни за традиционните турбини. Начело с Frayne, Humdinger Wind Energy Group в момента работи по разработването и внедряването на няколко размера и модели на своя прототип по целия свят - вятърните колани вече съществуват в Хонконг, Испания, Еквадор и Канада.
