bærekraft
En verden med økende energikrav og reduserte ressurser må nødvendigvis søke nye kraftkilder.
Fornybar energi har vært et flerårig populært samtaleemne de siste årene, men ideen er langt på vei all snakk om “toppolje”: For eksempel er både vind- og solkraft hundre år gamle ideer. USAs patentnummer US389124, “Solar Cell”, er fra 1888, mens vindenergi fortsatt er eldre: I Europa har vindmøller blitt brukt til å slipe korn i store deler av det siste årtusenet. (Imidlertid ble en vindmølle først brukt til å produsere strøm relativt nylig, i 1887 i Glasgow.)
Alternativer til fossilt brensel og andre ikke-fornybare ressurser fortsetter å utvikles i dag. Her er 8 av dem. Selv om mange innebærer betydelige oppstartskostnader og ikke virkelig kan implementeres i stor skala, representerer de likevel spennende nye tankereder. La oss optimistisk håpe at de vil bidra til å styre energiproduksjon mot en mer bærekraftig fremtid (gjennom kul engineering).
1. Havbølger
Dette er en historie om en bøye og en jente. Det er en fryktelig ordspill, men egentlig er det: Elektroingeniør Annette von Jouanne forsøker å utnytte havets kraft via en nøye bygd bøye. Ideen er bemerkelsesverdig enkel: Forankre en kobbertråd. Legg en magnet rundt den. Flytt magneten opp og ned (i dette tilfellet er det jobben som er igjen til bølgene). Dette induserer en elektrisk strøm i ledningen, slik mange vil huske fra fysikklaboratoriet på videregående skole. Inspirert av vannets kraft mens han surfet utenfor Hawaii-kysten, gjorde von Jouanne ideen større og satte den i sjøen i et forsøk på å utnytte den konstante tilstedeværende kinetiske energien til havbølger.
Det viser seg at ideen fungerer: En bøye hun testet i laboratoriet sitt med en simulert gjennomsnittsbølge produserte tre kilowatt kraft, eller nok til å drive to hus, noe som ga drivkraft for ytterligere tester. Hennes første prototyper fungerte dårlig, men som hun sier, gjennombrudd er nesten alltid født av feil, og banen til arbeidet hennes er optimistisk: Gjennom årene har designene hennes blitt bedre, og hun har i ettertid sett en økning i begge statlige forskningsfinansieringene og interessene til ren energi selskaper.
Von Jouanne er fortsatt en ledende skikkelse innen det raskt utviklende feltet innen bølgeenergiforskning og jobber i håp om at bøyene hennes en dag vil bidra til å bringe ren fornybar kraft til publikum.
2. Søppel
Ideen er utopisk: en maskin som forvandler søppel til energi. I dette tilfellet har litt utopi motstått virkelige feltforsøk, om enn i et utopisk landemerke: Den amerikanske hæren brukte to avfallsdrevne generatorer for å drive sine operasjoner nær Bagdad, Irak. Dette bidro til å lindre flere problemer for hæren under fiendtlige forhold, fordi det betydde et redusert behov for drivstoffkonvoier og søppelkjøringer, som begge var enkle angrepsmål. Slik kom hæren til å løpe delvis på eget strimlet papirarbeid og matrester.
Systemet fungerer omtrent slik: Tørr søppel som papp og styrofoam komprimeres til pellets og varmes opp til det blir en syntetisk gass noe som propan. I mellomtiden blir matrester og væsker gjæret til etanol. Syngassen og etanolen kombineres for å drive generatoren. Generatoren trenger også ekstern energi, men den bruker omtrent 5% av diesel som en slik generator normalt vil trenge, mens basen produserer bare 1/30 av søppel den vanligvis ville gjort.
Utbyttene av den amerikanske hæren har vist levedyktigheten til søppelmakt, så det er kanskje på tide å bruke søpla til å bruke den i en mindre krigersk kontekst.
3. Fotball
Se for deg å bruke energien som genereres av et fotballspill for å drive leselampen din. Det er nøyaktig ideen bak Soccket, en fotball som lagrer kinetisk energi generert ved bruk i spill som elektrisk kraft.
Jessica Matthews, en Harvard-utdannet med røtter i Nigeria, ønsket å finne en måte å bruke fotball, verdens mest populære spill, for å forbedre livene til mennesker i utviklingsland. Soccket, som kan produsere 3 timers LED-lys med 30 minutters spill, er resultatet. Matthews sier at hun håper oppfinnelsen hennes kan erstatte bruken av parafin, og husker besøk i Nigeria hvor giftig lampedrivstoff gjorde det vanskelig for henne å puste.
Selv om begrensningene i prosjektet er tydelige - Sockets relativt høye kostnader, den lille skalaen det produserer kraft på, er ideen om å skape kraft ut av spill elegant.
4. Sykler
Snu veiv, slå på et lys? Sykkeldrevne generatorer kan generere en god del kraft: For eksempel kan en profesjonell syklist pedalere på godt over 400 watt i en time (en dødelig kan produsere halvparten av det). Selvfølgelig setter dette knapt en pluss i de fleste menneskers energiforbruk: Det gjennomsnittlige amerikanske hjemmet brukte 940 kilowattimer i måneden i 2011. Likevel er sykkelen din mer enn nok til å lade små enheter, samtidig som den kanskje gir deg en sunn følelse av hvordan mye krefter en kilowattime virkelig innebærer.
Noen organisasjoner har satt sykkelgeneratorer i søkelyset: Dette danske hotellet tilbyr sine kunder måltidsbevis i bytte mot å sykle på generatorsykler i 15 minutter, mens den San Francisco (hvor ellers?) Baserte musikkfestivalen Rock the Bike bruker sykler for å drive lyden sin system.
Gjør-det-selv-entusiaster kan finne flere gratis planer om å bygge en online.
5. Urin
Noen ganger gir knappe ressurser nyskapende løsninger. Fire nigerianske jenter har laget en metode for å generere strøm som drives av tiss. Designet deres trekker ut hydrogen fra urin og kan produsere seks timers kraft for hver liter.
Naturligvis har prototypen betydelige begrensninger - dens elektrolytiske celle krever energi for å starte, og dens drivstoffkilde, rent hydrogen, er flyktig. Imidlertid er deres oppfinnelse fortsatt en imponerende prestasjon av ingeniørfag, spesielt med tanke på deres alder: Ingen av dem var eldre enn 15 år etter endt prosjekt.
6. Fartshumper
Pendlere i det sørvestlige England skaper muligens strøm med bilene sine i disse dager: Byen har begynt å installere elektrokinetiske landeveisramper. Hver rampe inneholder metallplater som komprimeres når en bil passerer, og driver en intern generator. Den resulterende energien som produseres varierer fra 5 til 50 kW, avhengig av vekten på det passerende kjøretøyet.
Den Dorset-baserte oppfinneren Peter Hughes brukte 12 år på å utforme sitt konsept, noe som kan hjelpe med å få trafikklys, veiskilt og annen byinfrastruktur.
7. Marine mikrober
For en lekmann iakttarende ser elektrisitetsproduserende mikrober ut til å ligne på kanten av science og science fiction. Imidlertid er de veldig ekte: Forskere ved universitetet i East Anglia har studert en bakteriestamme som heter Shewanella oneidensis, som produserer proteiner som kan overføre elektrisitet til metaller.
Den marine mikroben har blitt syntetisert kunstig, og laboratorietester har vist at energien produsert av proteiner på overflaten kan utnyttes for elektrisk kraft. Dr. Tom Clarke, en biolog ved East Anglia, forklarer:
Forskere har visst i noen tid bakterier påvirker mineraler og metaller, men dette er første gang det er vist at de slipper ut en elektrisk strøm direkte. Det kan være andre arter som gjør det enda bedre enn vår. Disse bakteriene viser et stort potensial som mikrobielle brenselceller, der elektrisitet kan genereres fra nedbrytningen av husholdningsavfall eller landbruksavfall.
8. Vindbelter
Ideen om vindmøller er en etablert i alternative energisirkler, men ideen om et vindbelte er relativt ny: Shawn Frayne unnfanget det under en 2004-tur til et fiskerisamfunn utenfor nettet på Haiti. I motsetning til en tradisjonell girturbin, som bruker vind for å drive rotorene sine, bruker en vindbelte et aerodynamisk fenomen kjent som aeroelastisk fladder for å hente energi fra vinden.
Teknologien er i stand til å trekke ut energi fra vinden på skalaer og koster utilgjengelige for tradisjonelle turbiner. Ledet av Frayne jobber Humdinger Wind Energy Group for tiden med å utvikle og distribuere flere størrelser og modeller av sin prototype over hele verden - det eksisterer nå vindbelter i Hong Kong, Spania, Ecuador og Canada.
