Sostenibilità
Un mondo in cui crescono le richieste di energia e le risorse in diminuzione devono necessariamente cercare nuove fonti di potere.
L'energia rinnovabile è stata un argomento di conversazione perennemente popolare negli ultimi anni, ma l'idea precede di gran lunga tutti i discorsi sul "picco del petrolio": ad esempio, sia il vento che l'energia solare sono idee secolari. Il brevetto statunitense numero US389124, "cella solare" risale al 1888, mentre l'energia eolica è ancora più vecchia: in Europa, i mulini a vento sono stati usati per macinare il grano per gran parte dell'ultimo millennio. (Tuttavia, un mulino a vento è stato utilizzato per la prima volta per produrre elettricità relativamente di recente, nell'anno 1887 a Glasgow.)
Le alternative ai combustibili fossili e ad altre risorse non rinnovabili continuano ad essere sviluppate oggi. Eccone 8. Sebbene molti comportino notevoli costi di avvio e non siano realmente implementabili su larga scala, rappresentano comunque nuove entusiasmanti direzioni di pensiero. Speriamo ottimisticamente che possano aiutare a guidare la produzione di energia verso un futuro più sostenibile (attraverso un'ingegnosa ingegneria).
1. Onde oceaniche
Questa è una storia su una boa e una ragazza. È un gioco di parole orribile, ma in realtà lo è: l'ingegnere elettrico Annette von Jouanne sta cercando di sfruttare la potenza del mare attraverso una boa accuratamente costruita. L'idea è straordinariamente semplice: ancorare un filo di rame. Metti un magnete attorno. Muovi il magnete su e giù (in questo caso, questo è il lavoro lasciato alle onde). Questo induce una corrente elettrica nel filo, come molti ricorderanno dal laboratorio di fisica delle superiori. Ispirato dallo sbalzo dell'acqua durante la navigazione al largo delle Hawaii, von Jouanne ha ingrandito l'idea e l'ha messa in mare nel tentativo di utilizzare l'energia cinetica costantemente presente delle onde oceaniche.
Si scopre che l'idea funziona: una boa che ha testato nel suo laboratorio con un'onda media simulata ha prodotto tre chilowatt di potenza, o abbastanza per alimentare due case, che ha fornito impulso per ulteriori test. I suoi primi prototipi hanno funzionato male, ma, come lei dice, le scoperte nascono quasi sempre da fallimenti, e la traiettoria del suo lavoro è ottimista: nel corso degli anni, i suoi progetti sono migliorati e successivamente ha visto un aumento dei finanziamenti scientifici governativi e l'interesse delle compagnie energetiche pulite.
Von Jouanne rimane una figura di spicco nel campo in rapido sviluppo della ricerca sull'energia delle onde e lavora nella speranza che le sue boe possano un giorno contribuire a portare energia pulita e rinnovabile al pubblico.
2. Cestino
L'idea è utopica: una macchina che trasforma la spazzatura in energia. In questo caso, un po 'di utopia ha resistito a test sul campo nel mondo reale, anche se in un luogo poco utopico: l'esercito americano ha usato due generatori alimentati con rifiuti per alimentare le sue operazioni vicino a Baghdad, in Iraq. Ciò contribuì ad alleviare diversi problemi per l'esercito in condizioni ostili, perché significava una necessità ridotta di convogli di carburante e di immondizie, entrambi obiettivi facili di attacco. È così che l'esercito è arrivato a correre parzialmente sulle sue scartoffie tagliuzzate e gli scarti di cibo.
Il sistema funziona più o meno in questo modo: i rifiuti secchi come il cartone e il polistirolo vengono compressi in pellet e riscaldati fino a diventare un gas sintetico in qualche modo simile al propano. Nel frattempo, residui di cibo e liquidi vengono fatti fermentare in etanolo. Il syn-gas e l'etanolo sono combinati per alimentare il generatore. Anche il generatore ha bisogno di energia esterna, ma utilizza circa il 5% del diesel normalmente richiesto da un tale generatore, mentre la base produce solo 1/30 della spazzatura di solito.
Le imprese dell'esercito americano hanno dimostrato la fattibilità del potere della spazzatura, quindi forse è tempo di mettere la nostra spazzatura in un contesto meno marziale.
3. Calcio
Immagina di usare l'energia generata da una partita di calcio per alimentare la tua lampada da lettura. Questa è esattamente l'idea alla base del Soccket, un pallone da calcio che immagazzina l'energia cinetica generata dal suo uso in gioco come energia elettrica.
Jessica Matthews, una studentessa di Harvard con radici in Nigeria, voleva trovare un modo per usare il calcio, il gioco più popolare al mondo, per migliorare la vita delle persone nei paesi in via di sviluppo. Il risultato è Soccket, che può produrre 3 ore di luce a LED con 30 minuti di gioco. Matthews afferma di sperare che la sua invenzione possa soppiantare l'uso del cherosene, ricordando le visite in Nigeria durante le quali il combustibile tossico della lampada le ha reso difficile respirare.
Sebbene i limiti del progetto siano evidenti - il costo relativamente elevato della Soccket, la piccola scala su cui produce energia - l'idea di creare energia fuori dal gioco è elegante.
4. Biciclette
Accendi la tua manovella, accendi una luce? I generatori alimentati a bici possono generare un bel po 'di potenza: ad esempio, un ciclista professionista può pedalare a oltre 400 watt per un'ora (un semplice mortale può produrre la metà). Ovviamente, questo non fa che intaccare il consumo di energia della maggior parte delle persone: la casa media americana ha usato 940 chilowattora al mese nel 2011. Tuttavia, la tua bici è più che sufficiente per caricare piccoli dispositivi, dandoti forse un sano senso di come molto sforzo comporta un chilowattora.
Alcune organizzazioni hanno messo in evidenza i generatori di biciclette: questo hotel danese offre ai suoi clienti buoni pasto in cambio di andare in bici per 15 minuti, mentre il festival musicale Rock the Bike di San Francisco (dove altro?) Usa le biciclette per alimentare il suo suono sistema.
Gli appassionati del fai-da-te possono trovare più piani gratuiti per crearne uno online.
5. Urina
A volte, le scarse risorse offrono soluzioni innovative. Quattro ragazze nigeriane hanno creato un metodo per generare elettricità alimentata dalla pipì. Il loro design estrae idrogeno dall'urina e può produrre sei ore di energia per ogni litro.
Naturalmente, il loro prototipo presenta notevoli limiti: la sua cella elettrolitica richiede energia per avviarsi e la sua fonte di combustibile, l'idrogeno puro, è volatile. Tuttavia, la loro invenzione rimane un'impressionante impresa di ingegneria, soprattutto data la loro età: nessuno di loro aveva più di 15 anni al completamento del loro progetto.
6. Dossi stradali
Al giorno d'oggi i pendolari nell'Inghilterra sudoccidentale potrebbero creare energia con le loro macchine: la città ha iniziato a installare rampe stradali elettrocinetiche. Ogni rampa contiene piastre metalliche che vengono compresse quando passa un'auto, alimentando un generatore interno. L'energia prodotta risultante varia da 5 a 50 kW, a seconda del peso del veicolo di passaggio.
Peter Hughes, inventore del Dorset, ha trascorso 12 anni a progettare il suo concetto, che può aiutare a alimentare semafori, cartelli stradali e altre infrastrutture della città.
7. Microbi marini
A un osservatore laico, i microbi che producono elettricità sembrano vacillare ai margini della scienza e della fantascienza. Tuttavia, sono molto reali: i ricercatori dell'Università dell'East Anglia hanno studiato un ceppo di batteri chiamato Shewanella oneidensis, che produce proteine in grado di trasferire l'elettricità nei metalli.
Il microbo marino è stato sintetizzato con successo artificialmente e test di laboratorio hanno dimostrato che l'energia prodotta dalle proteine sulla sua superficie può essere sfruttata per produrre energia elettrica. Il Dr. Tom Clarke, un biologo dell'East Anglia, spiega:
Gli scienziati sanno da tempo che i batteri hanno un effetto su minerali e metalli, ma questa è la prima volta che è stato dimostrato che scaricano direttamente una corrente elettrica. Potrebbero esserci altre specie che lo fanno anche meglio delle nostre. Questi batteri mostrano un grande potenziale come celle a combustibile microbiche, dove l'elettricità può essere generata dalla scomposizione dei rifiuti domestici o agricoli.
8. Cinture a vento
L'idea delle turbine eoliche è consolidata nei circoli di energia alternativa, ma l'idea di una cintura è relativamente nuova: Shawn Frayne l'ha concepita durante un viaggio del 2004 in una comunità di pescatori off-grid ad Haiti. A differenza di una turbina a ingranaggi tradizionale, che utilizza il vento per alimentare i suoi rotori, una cintura antivento utilizza un fenomeno aerodinamico noto come flutter aeroelastico per estrarre energia dal vento.
La tecnologia è in grado di estrarre energia dal vento su scale e costi inaccessibili alle turbine tradizionali. Guidato da Frayne, Humdinger Wind Energy Group sta attualmente lavorando allo sviluppo e all'implementazione di diverse dimensioni e modelli del suo prototipo in tutto il mondo: le cinture a vento ora esistono a Hong Kong, in Spagna, in Ecuador e in Canada.
