10 Unglaubliche neue Wege zur Stromerzeugung
Die Zivilisation ist bedroht. Es scheint klar zu sein, dass traditionelle Methoden zur Stromerzeugung nicht nachhaltig sind und wir neue Wege finden müssen, um Strom zu erzeugen, der nicht so viel Kohlenstoff produziert (oder alte wie Erdgas und Atomkraft entstaubt).
Der Bedarf an alternativen Stromquellen ist nicht neu. Wir haben riesige Solaranlagen gesehen, die in riesigen Wüsten enthüllt wurden, riesige On- und Offshore-Windparks, Wellenstrahlen, die die Kraft unserer Ozeane umwandeln, und Biomasselösungen kommen und verschwinden.
Diese Formen alternativer Energie sind jedoch nicht das einzige Spiel in der Stadt. Hier sind 10 neue Möglichkeiten zur Stromerzeugung.
1. Körperwärme ernten
Mehrere Großstädte haben Projekte ins Leben gerufen, bei denen die in ihren riesigen U-Bahn-Systemen eingeschlossene Wärme gewonnen wird. Die Millionen von Pendlern sowie die Lokomotiven und Bremsen, die in der versiegelten U-Bahn-Umgebung arbeiten, erzeugen eine enorme Wärmemenge.
Auch die U-Bahn-Betreiber sind sich seit langem des Wärmeproblems bewusst und müssen beträchtliche Geldbeträge ausgeben, um die Wärme auf herkömmliche Weise abzuleiten. Die U-Bahn-Betreiber nutzen diese überschüssige Wärme jedoch besser: Stromversorgung und Heizung lokaler Häuser und Unternehmen. In London sind Hunderte von Häusern in der Umgebung von Highbury & Islington Teil eines Programms zur Wärmegewinnung aus der Londoner U-Bahn, während ähnliche Programme in ganz Europa existieren.
2. Beschlagnahmter Alkohol
Wenn das Leben dir Zitronen gibt, verbrenne die Zitronen und benutze sie, um Züge anzutreiben.
Der schwedische Zolldienst beschlagnahmt jedes Jahr Hunderttausende illegal geschmuggelten Alkohols. Warum nicht in etwas Nützliches verwandeln, anstatt alles in den Abfluss zu gießen, was eine Verschwendung ist?
In Zusammenarbeit mit Svensk Biogas AB will die schwedische Zollbehörde diese freie Ressource so lange in Strom umwandeln, wie die Schmuggler weiterhin versuchen, die Grenze zu überschreiten. Bis 2013 wurden Busflotten in mehr als einem Dutzend schwedischer Städte mit Biogas betrieben, wenn auch nicht alle mit geschmuggeltem Alkohol.
3. Gebrauchte Windeln für Erwachsene
Japans Bevölkerung wird schnell alt. Während die Alterung der japanische Bevölkerung von weiterem wirtschaftlichem Interesse sein kann,-Tottori basierten Super – Faiths Inc. Der innovative SFD – Recycling – System die Last als Power-Lösung sieht und ist sicherlich eine interessante Alternative Art und Weise Strom zu erzeugen.
Das SFD-Recyclingsystem nimmt gebrauchte Windeln auf, sterilisiert, pulverisiert und trocknet sie in ihrer patentierten Maschine. Dabei werden brennfertige Biomassepellets im entsprechenden Ofen zurückgegeben, wobei etwa 5.000 kcal pro kg Recycling zurückgegeben werden.
Keine schlechte Rendite für einen völlig nutzlosen Deponieartikel. Das System ist in der Lage, täglich etwa 700 Pfund gebrauchte Windeln zu "warten" und könnte seinen Weg in Seniorenheime und große Krankenhäuser finden.
4. Auf der Tanzfläche
Die kinetische Energie, die durch unsere täglichen Aufgaben erzeugt wird, steht im Rampenlicht, wenn U-Bahn-Stationen, Nachtclubs und Fitnessstudios beginnen, piezoelektrische Erntetechnologien einzusetzen. Piezoelektrizität wird in bestimmten Kristallen als Reaktion auf die Druckkraft erzeugt. Wenn Sie eine Oberfläche haben, die sich aus irgendeinem Grund bewegt, können Sie piezoelektrische Kristalle daran anbringen und kleine Mengen Energie herausholen.
Die angesammelte elektrische Energie kann zur Stromversorgung von Diensten innerhalb desselben Gebäudes oder Gebiets verwendet oder an einen neuen Standort geleitet werden. Piezoelektrizität ist kein völlig neues Phänomen, da DARPA piezoelektrische Generatoren in den Stiefeln von Soldaten bewertet.
Wir verwenden die Piezoelektrizität jedoch häufiger als Sie vielleicht denken: Elektrische Feuerzeuge verfügen über einen piezoelektrischen Kristall mit ausreichender Spannung, um das Gas zu entzünden, was zu einer Flamme führt.
In freier Wildbahn haben wir gesehen, wie die U-Bahnstation Tokio ihre Ticketdrehkreuze und den weltweit ersten nachhaltigen Nachtclub in Rotterdam, Niederlande, mit Strom versorgte. Die piezoelektrische Energieerzeugung rückt auch in den Schienenverkehr vor.
In Zusammenarbeit mit der Technion University und dem Unternehmen für erneuerbare Energien Innowatech installierte Israel Railways 32 piezoelektrische Energieerfassungsgeräte entlang eines ziemlich belebten Eisenbahnabschnitts, wobei etwa 120 kWh geerntet wurden, um Signallichter und Gleismechanismen mit Strom zu versorgen.
5. Thoriumreaktoren
Miniatur-Kernreaktoren, die nur mit einer Tonne radioaktivem Thorium betrieben werden, könnten in einer neuen Generation lokaler Stromerzeugungssysteme enthalten sein. Allerdings würden Thoriumreaktoren energiereiche Neutronen benötigen, um ihre spaltbare Aktivität auszulösen, was britische Wissenschaftler dazu veranlasst hat, mit der Arbeit an Miniatur-Teilchenbeschleunigern zu beginnen.
Ein Prototyp, das Elektronenmodell vieler Anwendungen (EMMA), arbeitet mit etwa 20 Millionen Elektronenvolt oder 20 MeV, was ein guter Anfang ist. Trotzdem bleibt ein gewisses Maß an Skepsis in Bezug auf die Verwendung von Thorium und die praktischen Aspekte des Baus und der Wartung einer größeren Anzahl lokaler Kernreaktoren bestehen.
6. Solarenergie im Weltraum
Was könnte aufregender oder futuristischer sein als eine riesige Solaranlage, die auf einer Plattform über dem Planeten schwebt und drahtlosen Strom zur Erdoberfläche strahlt. Diese Option bietet viele Vorteile: Keine Notwendigkeit, wertvolle Immobilien auf der Erde aufzunehmen, und keine wetterbedingten Energiefluktuationen.
Mit dieser Form der alternativen Stromerzeugung ist es jedoch noch ein langer Weg. Drahtlose Stromübertragung, langfristige Strahlenabschirmung, Meteoritenschutz und die enormen Kosten für die Umlaufbahn der Geräte sind nur einige der Stolpersteine.
John C. Mankins, Präsident der Space Power Association und Artemis Innovation, ist jedoch der Ansicht, dass genau wie die Kernenergie jahrzehntelange Forschung und Forschungsgelder in Milliardenhöhe erhalten hat, warum es keine ernsthaften finanziellen Anstrengungen zur Ernte von Solarenergie geben sollte Raum?
In der Praxis könnte ein Weltraum-Solarenergieprojekt ungefähr so funktionieren:
- Eine große geostationäre Anordnung würde Licht von der Sonne sammeln und fokussieren.
- Photovoltaikzellen würden dieses Licht in Elektrizität umwandeln.
- Diese Elektrizität würde verwendet, um einen Mikrowellenlaser anzutreiben, der auf eine Bodenstation auf der Erde gerichtet ist.
- Mikrowellenenergie würde von der Antennenanordnung empfangen und wieder in Elektrizität umgewandelt.
7. Sonnenwind
Lassen Sie uns über Sonnenwind sprechen, während wir uns mit dem Thema Weltraum befassen.
Der Sonnenwind besteht aus einer enormen Anzahl geladener Teilchen, die von der Sonne mit extrem hohen Geschwindigkeiten emittiert werden. Im Prinzip können diese Partikel mit einem riesigen Sonnensegel und einem geladenen Draht Strom erzeugen, der Energie aus dem Sonnenwind erzeugt, der daran vorbeizieht.
Nach einer vorläufigen Analyse der University of Washington ist die Menge an Strom, die Sie erzeugen können, im Wesentlichen unbegrenzt und nur durch die Größe des von Ihnen eingesetzten Sonnensegels begrenzt.
- Dreihundert Meter Kupferdraht, der an einem zwei Meter breiten Empfänger und einem zehn Meter langen Segel befestigt ist, könnten ausreichend Strom für 1.000 Haushalte erzeugen.
- Ein Satellit mit einem 1.000 Meter langen Kabel und einem 8.400 km breiten Segel könnte eine Milliarde Milliarden Gigawatt Strom erzeugen.
Hört sich gut an? Es wäre – wenn wir ein solches Sonnensegel produzieren und in eine geeignete Umlaufbahn bringen könnten.
Es ist erwähnenswert, dass das nicht so weit hergeholt ist, wie Sie vielleicht denken. Die japanische Luft- und Raumfahrt-Explorationsagentur startete 2010 erfolgreich IKAROS (Interplanetary Kite-Craft Accelerated by Radiation of the Sun) und war damit das erste Raumschiff, das das Sonnensegeln als Hauptantriebsform einsetzte. Ihre fortgesetzte Erforschung liefert Wissenschaftlern in mehreren Schlüsselbereichen immens wertvolle Daten.
Trotzdem ist IKAROS viel kleiner als die in Betracht gezogenen Segel. Halten Sie also nicht den Atem an, damit der Sonnenwind in naher Zukunft zu einer praktischen Option wird.
Im Jahr 2019 setzte die Planetary Society LightSail 2 als sekundäre Nutzlast für eine der Falcon Heavy-Raketen von SpaceX ein. Die LightSail 2 setzte ihr Segel erfolgreich ein, obwohl ihr Gesamterfolg begrenzt ist. In den Worten der Planetary Society : "Ungefähr ein Drittel der Zeit waren wir [LightSail 2] im" Detumble "-Modus, wodurch die Drehzahl des Impulsrads verringert wurde und unsere Drehmomentstangen den Drehimpuls aus dem System entfernen konnten."
8. Quallen
Unsere Ozeane werden saurer. Als solche steigen die Quallenpopulationen an. Die meisten von ihnen sind nicht für den menschlichen Verzehr bestimmt, aber sie können sich für ein anderes globales Problem als nützlicher erweisen. Schwedische Forscher haben ständig eine große Anzahl von Aequorea victoria verflüssigt, einer leuchtenden Qualle, die an den Ufern Nordamerikas verbreitet ist.
Das in der Qualle enthaltene grün fluoreszierende Protein (GFP) kann zur Herstellung von Miniatur-Brennstoffzellen verwendet werden, mit denen eine Generation medizinischer Nanogeräte mit Strom versorgt werden kann. GFP, das auf Aluminiumelektroden aufgebracht und ultraviolettem Licht ausgesetzt wird, erzeugt eine Leistungsmessung in "zehn Nanoampere".
Es ist nicht unbedeutend. Die Entwicklung biologischer Kraftstoffe könnte die weitere Erforschung von Bio-Nanotechnologien ermöglichen, für deren weitere Funktion weder externer Kraftstoff noch elektrischer Strom erforderlich sind. Wenn die Technologie erweitert werden könnte, könnte sie auf lange Sicht äußerst nützlich sein, insbesondere wenn unser Problem der ozeanischen Säure weiterhin besteht.
9. Ernten und Recycling von Funkwellen
Ein Forschungsteam, das sich auf das Recycling von Funkwellen konzentriert, hofft, seine Technologie an mehreren Standorten einsetzen zu können. Die Idee, Radiowellen und andere elektromagnetische Wellen zu ernten und zu recyceln, ist nicht ganz neu, aber die Ernteskala nimmt zu.
Das Forschungsteam unter der Leitung von Manos Tentzeris hat die Technologie zum Recyceln und Sammeln von Energie aus verschiedenen Quellen entwickelt, darunter Wi-Fi, Fernsehkanäle, elektronische Handgeräte und vieles mehr. Der Erfassungsprozess verwendet Ultrabreitbandantennen, die eine große Bandbreite von Signalen über verschiedene Frequenzbereiche empfangen können.
Funksignale und andere elektromagnetische Frequenzen senden ständig um uns herum. Einige dieser Frequenzen wieder in Energie umzuwandeln, wäre ein Grundpfeiler und eine hochinnovative Methode zur Stromerzeugung.
10. Aus der Luft
Der heilige Gral der Energie- und Stromerzeugung besteht darin, sie aus dünner Luft zu erzeugen und eine endlose und unerschöpfliche Energiequelle zu schaffen. Ein Forschungsteam an der Universität von Massachusetts, Amherst, glaubt, ein Gerät entwickelt zu haben, das ein natürliches Protein verwendet, um aus der in der Luft vorhandenen Feuchtigkeit Elektrizität zu erzeugen.
"Air-gen" verwendet winzige elektrisch leitende Nanodrähte auf Proteinbasis. Das Forscherteam verbindet die Nanodrähte mit einem Generator, der aus der Luftfeuchtigkeit und Luftfeuchtigkeit Strom erzeugt.
Zum Zeitpunkt des Schreibens bleibt das Projekt klein. Das letztendliche Ziel ist jedoch die Skalierung auf die volle Stromerzeugung.
Erneuerbare Energiequellen retten den Planeten
Einige der Energiequellen, die wir hier betrachtet haben, sind bizarr, aber viele haben möglicherweise praktische Anwendungen auf der ganzen Linie. Andere sind bereits um uns herum und versorgen uns im Alltag mit alternativer Energie.
Diese Energieforschung ist entscheidend, wenn wir verhindern wollen, dass der Planet uns vollständig auslöscht. Der Planet wird überleben – wir werden nicht.