Kemampanan
Satu dunia permintaan tenaga yang semakin meningkat dan sumber yang semakin berkurangan semestinya mencari sumber kuasa baru.
Tenaga yang boleh diperbaharui telah menjadi topik perbualan yang paling popular dalam beberapa tahun kebelakangan ini, tetapi idea itu jauh mendahului semua perbincangan mengenai "minyak puncak": Sebagai contoh, kedua-dua angin dan tenaga solar adalah idea-idea yang berabad-abad lamanya. Nombor Paten AS US389124, "Solar Cell" bermula dari tahun 1888, sementara tenaga angin masih lebih tua: Di Eropah, kincir angin telah digunakan untuk mengisar bijirin selama beberapa milenium terakhir. (Walau bagaimanapun, kincir angin pertama kali digunakan untuk menghasilkan elektrik baru-baru ini, pada tahun 1887 di Glasgow.)
Alternatif kepada bahan api fosil dan sumber tidak dapat diperbaharui lain terus dibangunkan hari ini. Berikut adalah 8 daripadanya. Walaupun banyak melibatkan kos permulaan yang besar dan tidak dapat dilaksanakan secara besar-besaran, namun mereka tetap mewakili arah pemikiran baru yang menarik. Mari kita optimis berharap mereka akan membantu memacu pengeluaran tenaga ke arah masa depan yang lebih mantap (melalui kejuruteraan sejuk).
1. ombak ombak
Ini adalah cerita tentang pelampung dan seorang gadis. Itulah yang mengerikan, tetapi sebenarnya, ia adalah: Jurutera elektrik Annette von Jouanne cuba memanfaatkan kuasa laut melalui buoy yang dibina dengan teliti. Idea ini sangat mudah: Anchor wayar tembaga. Letakkan magnet di sekelilingnya. Gerakkan magnet ke atas dan ke bawah (dalam kes ini, itu kerja yang ditinggalkan kepada gelombang). Ini mendorong arus elektrik dalam wayar, kerana banyak yang akan diingati dari makmal fizik sekolah menengah. Diilhamkan oleh kenaikan air ketika melayari pantai Hawaii, von Jouanne membuat gagasan itu lebih besar dan meletakkannya di laut dalam usaha untuk menggunakan tenaga kinetik yang sentiasa ada gelombang ombak.
Ternyata idea itu berfungsi: Pelampung yang diuji di makmalnya dengan gelombang purata simulasi menghasilkan tiga kilowatt kuasa, atau cukup untuk kuasa dua buah rumah, yang memberikan dorongan untuk ujian lanjut. Prototaip pertama beliau bekerja dengan baik, tetapi, seperti yang dikatakannya, penemuan hampir selalu dilahirkan daripada kegagalan, dan trajektori kerjanya optimis: Selama bertahun-tahun, reka bentuknya telah bertambah baik, dan dia kemudiannya melihat peningkatan dalam kedua-dua pendanaan sains kerajaan dan kepentingan syarikat-syarikat tenaga bersih.
Von Jouanne kekal sebagai tokoh utama dalam bidang penyelidikan tenaga gelombang yang sedang berkembang pesat dan berfungsi dengan harapan bahawa pelampungnya akan dapat membantu membawa pembaharuan kuasa yang bersih kepada masyarakat.
2. Sampah
Idea ini adalah utopian: mesin yang menjadikan sampah menjadi tenaga. Dalam kes ini, sedikit utopia telah bertahan dalam ujian medan dunia sebenar, walaupun dalam keadaan kurang dari utopia: Tentara AS menggunakan dua penjana bertenaga untuk menggerakkan operasinya berhampiran Baghdad, Iraq. Ini membantu mengurangkan beberapa masalah bagi tentera dalam keadaan bermusuhan, kerana ia bermakna keperluan berkurangan untuk konvoi bahan bakar dan sampah, kedua-duanya adalah sasaran mudah serangan. Ini adalah bagaimana tentera datang untuk menjalankan sebahagiannya pada kertas kerjanya sendiri dan sisa makanan.
Sistem ini berfungsi seperti ini: Sampah kering seperti kadbod dan Styrofoam dimampatkan menjadi pelet dan dipanaskan sehingga menjadi gas sintetik agak seperti propana. Sementara itu, sisa dan cecair makanan ditapai ke dalam etanol. Sin-gas dan etanol digabungkan untuk menggerakkan penjana. Penjana itu memerlukan tenaga luaran juga, tetapi ia menggunakan kira-kira 5% daripada diesel yang penjana semacam itu memerlukannya, manakala asas menghasilkan hanya seperempat sampah yang lazimnya digunakan.
Eksploitasi Angkatan Tentera AS telah menunjukkan kebolehan daya sampah, jadi mungkin sudah tiba masanya untuk meletakkan sampah kami untuk digunakan dalam konteks kurang martial.
3. Bola Sepak
Bayangkan menggunakan tenaga yang dihasilkan oleh permainan bola sepak untuk kuasa lampu bacaan anda. Itulah idea di sebalik Soccket, bola sepak yang menyimpan tenaga kinetik yang dihasilkan oleh penggunaannya sebagai kuasa elektrik.
Jessica Matthews, sarjana muda Harvard dengan akar di Nigeria, ingin mencari jalan untuk menggunakan bola sepak, permainan paling popular di dunia, untuk memperbaiki kehidupan orang-orang di negara-negara membangun. The Soccket, yang boleh menghasilkan 3 jam cahaya LED dengan 30 minit bermain, adalah hasilnya. Matthews berkata dia berharap ciptaannya dapat menggantikan penggunaan minyak tanah, mengimbau lawatan ke Nigeria di mana bahan bakar lampu toksik membuatnya sukar untuk bernafas.
Walaupun batasan projek terbukti - kos Soccket yang agak tinggi, skala kecil di mana ia menghasilkan kuasa - idea untuk mewujudkan kuasa daripada bermain adalah satu yang elegan.
4. Basikal
Balikkan engkol anda, hidupkan cahaya? Penjana bertenaga basikal boleh menjana sedikit kuasa: Sebagai contoh, pelumba profesional boleh menyalakan lebih dari 400 watt selama sejam (hanya manusia yang boleh menghasilkan separuh itu). Sudah tentu, ini tidak menimbulkan keraguan dalam penggunaan tenaga orang ramai: Rumah Amerika purata menggunakan 940 kilowatt-jam sebulan pada tahun 2011. Walau bagaimanapun, basikal anda lebih daripada cukup untuk mengenakan peranti kecil, sementara mungkin memberi anda gambaran yang sihat tentang bagaimana banyak usaha yang memerlukan satu kilowatt-jam.
Sesetengah organisasi telah meletakkan penjana motosikal dalam perhatian: Hotel Denmark ini menawarkan baucar makanan pelanggannya sebagai pertukaran untuk menunggang basikal penjana selama 15 minit, manakala festival muzik berasaskan San Francisco (di mana lagi?) Rock the Bike menggunakan basikal untuk memancarkan bunyi sistem.
Peminat Do-It-Yourself boleh mencari pelbagai rancangan percuma untuk membina satu talian.
5. Urine
Kadang-kala, sumber yang terhad menghasilkan penyelesaian inovatif. Empat perempuan perempuan Nigeria telah mencipta kaedah menghasilkan elektrik yang dikuasai oleh kencing. Reka bentuk mereka mengekstrak hidrogen dari air kencing dan boleh menghasilkan tenaga selama enam jam untuk setiap liter.
Sememangnya, prototaip mereka mempunyai batasan yang cukup - sel elektrolitiknya memerlukan tenaga untuk bermula, dan sumber bahan api, hidrogen tulen, tidak menentu. Walau bagaimanapun, ciptaan mereka tetap menjadi kejutan hebat kejuruteraan, terutamanya berdasarkan umur mereka: Tiada seorang pun daripada mereka berusia lebih dari 15 tahun setelah projek mereka selesai.
6. Bumps kelajuan
Para penumpang di barat daya England mungkin mencipta kuasa dengan kereta mereka pada hari ini: Bandar telah mula memasang tanjakan jalan elektro-kinetik. Setiap tanjakan mengandungi plat logam yang dimampatkan apabila kereta berlalu, menyalakan penjana dalaman. Tenaga yang terhasil dihasilkan antara 5 hingga 50 kW, bergantung pada berat kenderaan yang berlalu.
Pencipta berasaskan Dorset Peter Hughes menghabiskan 12 tahun merancang konsepnya, yang dapat membantu lampu lalu lintas kuasa, tanda jalan, dan infrastruktur bandar yang lain.
7. Mikrob marin
Kepada seorang pemerhati awam, mikrob yang menghasilkan elektrik seolah-olah mengetuk di pinggir fiksyen sains dan sains. Walau bagaimanapun, mereka sangat nyata: Para penyelidik di universiti East Anglia telah mengkaji ketegangan bakteria yang dipanggil Shewanella oneidensis, yang menghasilkan protein yang boleh memindahkan elektrik menjadi logam.
Mikroba laut telah berjaya disintesis secara buatan, dan ujian makmal telah menunjukkan bahawa tenaga yang dihasilkan oleh protein pada permukaannya dapat dimanfaatkan untuk kuasa elektrik. Dr Tom Clarke, ahli biologi di East Anglia, menjelaskan:
Para saintis telah mengetahui bakteria pada masa tertentu mempunyai kesan ke atas mineral dan logam, tetapi ini adalah kali pertama ia telah ditunjukkan bahawa mereka mengeluarkan arus elektrik secara langsung. Mungkin ada spesies lain yang melakukannya lebih baik daripada kita. Bakteria ini menunjukkan potensi yang besar sebagai sel bahan bakar mikrob, di mana elektrik boleh dihasilkan daripada pecahan produk sisa domestik atau pertanian.
8. Windbelts
Gagasan turbin angin adalah satu yang terbentuk dalam kalangan tenaga alternatif, tetapi gagasan tentang windbelt agak baru: Shawn Frayne membayangkannya semasa perjalanan 2004 ke komuniti memancing luar di Haiti. Tidak seperti turbin yang diarahkan tradisional, yang menggunakan angin untuk menggerakkan rotornya, sebuah windbelt menggunakan fenomena aerodinamik yang dikenali sebagai aeroelastic flutter untuk menarik tenaga dari angin.
Teknologi ini mampu mengeluarkan tenaga dari angin pada skala dan kos yang tidak dapat diakses oleh turbin tradisional. Diketuai oleh Frayne, Humdinger Wind Energy Group kini sedang berusaha untuk membangun dan menggerakkan beberapa saiz dan model prototaipnya di seluruh dunia - windbelts kini wujud di Hong Kong, Sepanyol, Ecuador, dan Kanada.
