duurzaamheid
Een wereld van toenemende energiebehoeften en afnemende hulpbronnen moet noodzakelijkerwijs op zoek zijn naar nieuwe bronnen van kracht.
Hernieuwbare energie is de afgelopen jaren een van de meest populaire gespreksonderwerpen geweest, maar het idee dateert van vóór alle gepraat over "piekolie": zowel wind- als zonne-energie zijn bijvoorbeeld eeuwenoude ideeën. Amerikaans patentnummer US389124, 'Solar Cell' dateert uit 1888, terwijl windenergie nog steeds ouder is: in Europa worden windmolens al een groot deel van het laatste millennium gemalen. (Een windmolen werd echter voor het eerst gebruikt om relatief recent elektriciteit te produceren, in het jaar 1887 in Glasgow.)
Alternatieven voor fossiele brandstoffen en andere niet-hernieuwbare hulpbronnen worden nog steeds ontwikkeld. Hier zijn er 8. Hoewel veel aanzienlijke opstartkosten met zich meebrengen en niet echt op grote schaal kunnen worden geïmplementeerd, vertegenwoordigen ze desalniettemin spannende nieuwe denkrichtingen. Laten we optimistisch hopen dat ze de energieproductie helpen sturen naar een duurzamere toekomst (door coole engineering).
1. Oceaangolven
Dit is een verhaal over een boei en een meisje. Dat is een vreselijke woordspeling, maar het is echt: elektrotechnicus Annette von Jouanne probeert de kracht van de zee te benutten via een zorgvuldig gebouwde boei. Het idee is opvallend eenvoudig: een koperdraad verankeren. Plaats er een magneet omheen. Beweeg de magneet op en neer (in dit geval is dat de taak die aan de golven wordt overgelaten). Dit veroorzaakt een elektrische stroom in de draad, zoals velen zich zullen herinneren van het fysicalab van de middelbare school. Geïnspireerd door het hijsen van het water tijdens het surfen voor de kust van Hawaï, maakte von Jouanne het idee groter en bracht het in zee in een poging om de constant aanwezige kinetische energie van oceaangolven te benutten.
Het blijkt dat het idee werkt: een boei die ze in haar laboratorium testte met een gesimuleerde gemiddelde golf, produceerde drie kilowatt vermogen, of genoeg om twee huizen van stroom te voorzien, wat een impuls gaf voor verdere tests. Haar eerste prototypes werkten slecht, maar, zoals ze zegt, doorbraken worden bijna altijd geboren uit mislukkingen, en het traject van haar werk is optimistisch: in de loop der jaren zijn haar ontwerpen verbeterd en heeft ze vervolgens een toename van beide overheidsfinanciering gezien en het belang van schone energiebedrijven.
Von Jouanne blijft een leidende figuur in het zich snel ontwikkelende veld van onderzoek naar golfenergie en werkt in de hoop dat haar boeien op een dag zullen helpen schone hernieuwbare energie voor het publiek te brengen.
2. Prullenbak
Het idee is utopisch: een machine die afval omzet in energie. In dit geval heeft een beetje utopie echte praktijktests doorstaan, zij het op een minder dan utopische locatie: het Amerikaanse leger gebruikte twee door afval aangedreven generatoren om zijn activiteiten in de buurt van Bagdad, Irak aan te drijven. Dit hielp verschillende problemen voor het leger in vijandige omstandigheden te verlichten, omdat het een verminderde behoefte aan brandstofkonvooien en afvalruns betekende, die beide gemakkelijk het doelwit waren van een aanval. Dit is hoe het leger gedeeltelijk op zijn eigen versnipperd papierwerk en voedselresten kwam te rennen.
Het systeem werkt ongeveer zo: droog afval zoals karton en piepschuim wordt samengeperst tot pellets en verhit totdat het een synthetisch gas wordt, ongeveer zoals propaan. Ondertussen worden voedselresten en vloeistoffen tot ethanol gefermenteerd. Het syn-gas en de ethanol worden gecombineerd om de generator van stroom te voorzien. De generator heeft ook wat externe energie nodig, maar het gebruikt ongeveer 5% van de diesel die een dergelijke generator normaal nodig zou hebben, terwijl de basis slechts 1 / 30ste van het afval produceert dat normaal gesproken het geval zou zijn.
De exploits van het Amerikaanse leger hebben de levensvatbaarheid van afvalkracht aangetoond, dus misschien is het tijd om ons afval in een minder martiale context te gebruiken.
3. voetbal
Stel je voor dat je de energie die wordt gegenereerd door een potje voetbal gebruikt om je leeslamp van stroom te voorzien. Dat is precies het idee achter de Soccket, een voetbal die de kinetische energie die wordt gegenereerd door het gebruik ervan opslaat als elektrische stroom.
Jessica Matthews, een Harvard-student met wortels in Nigeria, wilde een manier vinden om voetbal, 's werelds populairste spel, te gebruiken om het leven van mensen in ontwikkelingslanden te verbeteren. De Soccket, die 3 uur LED-licht kan produceren met 30 minuten spelen, is het resultaat. Matthews zegt dat ze hoopt dat haar uitvinding het gebruik van kerosine kan vervangen, en herinnert aan bezoeken aan Nigeria waarbij de giftige lampbrandstof het haar moeilijk maakte om te ademen.
Hoewel de beperkingen van het project duidelijk zijn - de relatief hoge kosten van de Soccket, de kleine schaal waarop het stroom produceert - is het idee om stroom uit het spel te creëren een elegant idee.
4. fietsen
Draai aan uw slinger, doe een licht aan? Fietsaangedreven generatoren kunnen behoorlijk wat vermogen genereren: een professionele fietser kan bijvoorbeeld een uur lang op meer dan 400 watt trappen (een gewone sterveling kan de helft produceren). Natuurlijk zet dit nauwelijks een deuk in het energieverbruik van de meeste mensen: het gemiddelde Amerikaanse huis gebruikte in 2011 940 kilowattuur per maand. Niettemin is je fiets meer dan genoeg om kleine apparaten op te laden, terwijl je misschien een gezond idee krijgt van hoe veel inspanning een kilowattuur met zich meebrengt.
Sommige organisaties hebben fietsgeneratoren in de schijnwerpers gezet: dit Deense hotel biedt haar klanten maaltijdcheques in ruil voor 15 minuten rijden op de generatorfietsen, terwijl het muziekfestival Rock the Bike uit San Francisco (waar anders?) Fietsen gebruikt om het geluid aan te sturen systeem.
Doe-het-zelfliefhebbers kunnen meerdere gratis plannen vinden om er één online te bouwen.
5. Urine
Soms zorgen schaarse middelen voor innovatieve oplossingen. Vier Nigeriaanse meisjes hebben een methode ontwikkeld om elektriciteit op te wekken die wordt aangedreven door plassen. Hun ontwerp onttrekt waterstof aan urine en kan voor elke liter zes uur stroom produceren.
Natuurlijk heeft hun prototype aanzienlijke beperkingen - de elektrolytische cel heeft energie nodig om te starten en de brandstofbron, zuivere waterstof, is vluchtig. Hun uitvinding blijft echter een indrukwekkende prestatie van engineering, vooral gezien hun leeftijd: geen van hen was ouder dan 15 bij de voltooiing van hun project.
6. Verkeersdrempels
Forensen in het zuidwesten van Engeland maken tegenwoordig mogelijk stroom met hun auto's: de stad is begonnen met het installeren van elektrokinetische oprijplaten. Elke oprit bevat metalen platen die worden gecomprimeerd wanneer een auto passeert en een interne generator aandrijft. De resulterende geproduceerde energie varieert van 5 tot 50 kW, afhankelijk van het gewicht van het passerende voertuig.
De in Dorset gevestigde uitvinder Peter Hughes besteedde 12 jaar aan het ontwerpen van zijn concept, dat kan helpen verkeerslichten, verkeersborden en andere stadsinfrastructuur aan te drijven.
7. Mariene microben
Voor een leek-waarnemer lijken elektriciteitsproducerende microben te wankelen aan de rand van wetenschap en sciencefiction. Ze zijn echter heel reëel: onderzoekers van de universiteit van East Anglia hebben een bacteriestam bestudeerd die Shewanella oneidensis wordt genoemd en die eiwitten produceert die elektriciteit kunnen omzetten in metalen.
De mariene microbe is met succes kunstmatig gesynthetiseerd en laboratoriumtests hebben aangetoond dat de energie die door eiwitten op het oppervlak wordt geproduceerd, kan worden benut voor elektrische stroom. Dr. Tom Clarke, een bioloog in East Anglia, legt uit:
Wetenschappers weten al lang dat bacteriën een effect hebben op mineralen en metalen, maar dit is de eerste keer dat is aangetoond dat ze rechtstreeks een elektrische stroom ontladen. Er kunnen andere soorten zijn die het zelfs beter doen dan de onze. Deze bacteriën vertonen een groot potentieel als microbiële brandstofcellen, waar elektriciteit kan worden opgewekt door de afbraak van huishoudelijke of agrarische afvalproducten.
8. Windgordels
Het idee van windturbines is een ingeburgerd idee in alternatieve energiecirkels, maar het idee van een windriem is relatief nieuw: Shawn Frayne bedacht het tijdens een reis in 2004 naar een off-grid vissersgemeenschap in Haïti. In tegenstelling tot een traditionele tandwielturbine, die wind gebruikt om zijn rotors van stroom te voorzien, gebruikt een windriem een aerodynamisch fenomeen dat bekend staat als aeroelastische flutter om energie uit de wind te halen.
De technologie is in staat om energie uit de wind te halen op schalen en kosten die niet toegankelijk zijn voor traditionele turbines. Onder leiding van Frayne werkt de Humdinger Wind Energy Group momenteel aan de ontwikkeling en implementatie van verschillende maten en modellen van zijn prototype over de hele wereld - windbanden bestaan nu in Hong Kong, Spanje, Ecuador en Canada.
