10 альтернатив нефти
Природный газ и нефть могут быть заменены энергией водорослей, вулканов и человеческих лестниц. Здесь представлены 10 наиболее интересных чистых источников энергии будущего.
Чтобы решить проблему ограниченности ископаемых видов топлива, исследователи по всему миру работают над разработкой и использованием альтернативных источников энергии. И это не только хорошо известные ветряные турбины и солнечные панели. Природный газ и нефть могут быть заменены энергией водорослей, вулканов и человеческих лестниц. Вот десять наиболее интересных источников чистой энергии будущего.
Джули Турбина.
Тысячи людей ежедневно проходят через турниры при входе на железнодорожные станции. Несколько исследовательских центров по всему миру выдвинули идею использования потока людей в качестве инновационного генератора энергии. Железнодорожная компания East Japan Railway Company в Японии решила оборудовать все свои вокзалы поворотными барами. Эта инсталляция работает на железнодорожной станции в районе Сибуя в Токио. Пьезозит встроен в пол под турниром и вырабатывает энергию за счет давления и вибрации, которые он получает, когда люди толкают его.
Другая «энергоэффективная» технология уже используется в Китае и Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать результат нажатия на ручку или дверь цепи вместо результата нажатия на пиратский элемент. Идея голландской компании Boon Edam предполагает выработку электроэнергии, когда посетителям нужно нажать на стандартный вход в торговых центрах (которые обычно работают на системе фотоэлементов и начинают вращаться сами по себе).
Такие генераторные двери уже появились в Natuurcafe La Port. Каждая из них производит около 4 600 кВт энергии в год, что на первый взгляд может показаться не очень много, но это хороший пример альтернативной технологии производства электроэнергии.
Установки для нагрева морской воды
По мнению экспертов, морские водоросли — относительно новый источник альтернативной энергии, но технология очень перспективна. Достаточно сказать, что с одного гектара водорослей можно получить 150 000 кубометров биогаза в год. Этот объем примерно эквивалентен количеству природного газа, добываемого из небольшой скважины, и его достаточно для жизнеобеспечения небольшой деревни.
Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и имеют множество видов, которые используют энергию солнечного света для фотосинтеза. Любая биомасса, будь то сахар или жир, может быть преобразована в биотопливо, обычно в биоэтанол и биодизель. Морские водоросли — идеальное экологичное топливо, поскольку они растут в водной среде, не требуют земельных ресурсов, очень продуктивны и не наносят вреда окружающей среде.
По оценкам экономистов, к 2018 году мировые доходы от переработки морских микрофонов могут составить около 100 миллиардов долларов США. Уже реализуются проекты с использованием топлива из водорослей. В качестве примера можно привести 15-квартирный дом в Гамбурге, Германия. Фасад здания покрыт 129 резервуарами с морскими водорослями. Это служит единственным источником энергии для отопления и кондиционирования воздуха в здании, называемом Домом с биоинтеллектуальным коэффициентом (BIQ).
‘Лживые полицейские’ освещают улицы.
Идея производства электроэнергии с помощью «самаракии» начала применяться сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, и вскоре эта технология дошла до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюз создал электрическую лампу для автомагистралей. Пандус состоит из двух металлических пластин, которые немного возвышаются над дорогой. Каждый раз, когда автомобиль проезжает по рампе, под плитами устанавливается генератор, который вырабатывает электроэнергию.
В зависимости от веса автомобиля, рампа может генерировать от 5 до 50 кВт, и автомобиль проезжает через нее. Эти лампы могут питать светофоры и яркие дорожные знаки как батарейки. Эта технология уже работает в нескольких городах Великобритании. Этот метод начал распространяться и в других странах, например, в маленьком Бахрейне.
Самое удивительное, что нечто подобное наблюдается и в России. Тюменский студент Альберт Бранд предложил такое же решение для освещения дорог форума «Вузпромэкспо». По оценкам подрядчика, каждый день в Самаракье в его городе проходит от 1 000 до 1 500 автомобилей. Дорожное движение, оборудованное генераторами, производит около 20 ватт экологически чистой электроэнергии на каждый «удар» автомобиля.
Больше, чем футбол
Разработанный командой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, Socckete может производить достаточно электроэнергии для питания светодиодных ламп в течение 30 минут игры в футбол. Sockete описывается как экологически чистая альтернатива небезопасным источникам энергии, которые часто используются в слаборазвитых странах.
Принцип хранения шариков в гнездах очень прост. Кинетическая энергия, образующаяся при ударе мяча, передается небольшому маятниковому механизму и приводит в движение генератор. Генератор вырабатывает электроэнергию, которая хранится в аккумуляторе. Сэкономленную энергию можно использовать для питания небольших электроприборов, например, светодиодных настольных ламп.
Выходная мощность Sockete составляет 6 Вт. Шар для производства энергии уже завоевал международные признания, получил множество наград, удостоился высокой оценки Всемирной инициативы Клинтона и наград на известной конференции TED.
Скрытая энергия вулканов
Одно из самых важных достижений в области развития вулканической энергетики принадлежит американским исследователям из Altarock Energy и Davenport Newberry Holdings. Эксперимент» — это неактивный вулкан в штате Орегон. Соленая вода залегает глубоко в породе, где ее температура очень высока благодаря разложению радиационных элементов планеты и самой теплой мантии Земли. При нагревании вода превращается в пар, который поступает в турбины, вырабатывающие электроэнергию.
Сегодня существует только две небольшие станции такого типа: одна во Франции, другая в Германии. Если бы эта технология работала в США, то, по оценкам Геологической службы США, геотермальная энергия могла бы потенциально удовлетворять 50% потребностей страны в электроэнергии (сегодня ее вклад составляет всего 0,3%).
Еще один способ использования вулканов для производства энергии был предложен исландскими исследователями в 2009 году. Рядом с кишками вулкана они обнаружили необычайно горячий подземный резервуар для воды. Высокотемпературная вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температурах и давлениях.
Возможно, ученые и создали нечто подобное в лаборатории, но такая вода, как выяснилось, существует в естественных условиях — на окраинах Земли. Считается, что вода «критической температуры» в десять раз более пригодна для экспорта, чем вода, которая закипает классическим способом.
Энергия человеческого тепла
Принцип работы термоэлектрических генераторов на основе температуры известен уже много лет. Однако всего несколько лет назад технология позволила использовать тепло человеческого тела в качестве источника энергии. Группа исследователей из Корейского института передовой науки и технологии (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластину.
Такие гаджеты позволяют заряжать фитнес-браслеты от тепла человеческой руки — например, во время бега, когда тело сильно нагревается и не соответствует температуре окружающей среды. Корейский генератор размером 10 х 10 см может вырабатывать примерно 40 милливатт энергии при температуре 31 градус Цельсия.
Аналогичная технология была использована Янг-Энн Макосински, которая изобрела линзу, заряжающуюся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Результат обусловлен использованием четырех элементов Пельтье. Особенностью является способность вырабатывать электроэнергию при нагревании с одной стороны и охлаждении с другой.
В результате Unlens излучает очень яркий свет, но не требует батареи. Между степенью нагрева ладони человека и требуемой температурой в помещении требуется разница всего в 5° C.
Нажимая на умную тротуарную плитку
В любой момент времени на оживленных дорогах может совершаться до 50 000 шагов в день. Идея использования движений стопы для превращения шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кэмпбелл-Куком, директором британской компании Pavegen Systems Ltd. Инженеры создали тротуар, который вырабатывает электричество из энергии ходьбы пешеходов.
Инновационное устройство для укладки плитки изготовлено из гибкого водонепроницаемого материала, который при надавливании обходится примерно на 5 миллиметров. При этом вырабатывается энергия, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо хранятся в полимерно-литиевой батарее, либо передаются непосредственно на шину освещения, магазин или надпись.
Сама плитка Pavegen считается полностью экологически чистой. Его корпус изготовлен из нержавеющей стали особого качества и переработанного низкоуглеродистого полимера. Верхняя поверхность изготовлена из переработанных шин, которые долговечны и чрезвычайно устойчивы к трению.
Во время летних Олимпийских игр 2012 года плитка была установлена на многих туристических улицах города. В течение двух недель было создано 20 миллионов энергетических шуток. Этого было достаточно, чтобы обеспечить столицу Великобритании дорожным освещением.
Смартфоны для зарядки велосипедов
Для зарядки плеера, телефона или планшета не всегда нужна розетка. Иногда все, что вам нужно сделать, — это собрать педаль. Американская компания Cycle Atom выпустила устройство, которое может заряжать наружные батареи и мобильные устройства во время езды на велосипеде.
Продукт под названием Siva Cycle Atom представляет собой легкий генератор литиевых батарей, предназначенный для обеспечения USB-порта практически для любого мобильного устройства. Эти мини-генераторы могут быть установлены на большинство обычных велосипедных рам за несколько минут. Сам аккумулятор можно легко извлечь для последующей зарядки устройства. Пользователь тренируется и крутит педали — через несколько часов смартфон уже заряжен на 100%.
Nokia также представила гаджет, который можно подключить к велосипеду и превратить полеты в экологически чистый способ производства вещей. Зарядное устройство Nokia Bicycle Charger оснащено динамо-машиной — небольшим генератором, который получает энергию от вращения велосипедных колес, заряжая телефон через ToMM, типичный для большинства телефонов Nokia.
Преимущества дренажа
Все крупные города ежедневно сбрасывают большое количество сточных вод в открытые водотоки, заражая экосистему. Хотя считают, что отравленные сточные воды бесполезны, ученые нашли способ создавать из них топливные элементы.
Одним из пионеров этой идеи был профессор Брюс Логан из Университета штата Пенсильвания. Идея очень сложна для неспециалистов и основана на двух столпах — использовании бактериальных топливных элементов и установке SO-так называемых обратных электродов. Бактерии окисляют органические вещества в жидких отходах, производя при этом электроны и электричество.
Почти все виды органических отходов могут быть использованы для производства электроэнергии, как из сточных вод, так и из отходов животноводства, а также виноделия, пивоварения и молочного производства. При обратной электрификации здесь работает генератор, черпающий энергию из разницы между двумя смешанными токами жидкости, которые разделяются на ячейки с мембранами.
‘Бумажная сила’
Японская компания Sony Electronics Manufacturing Company разработала биогенератор, который может вырабатывать электричество из измельченной бумаги, на выставке Tokyo Green Exhibition. Суть процесса заключается в следующем. Для выпуска гофрированного картона требуется целлюлоза (это длинная цепочка глюкозных сахаров, встречающаяся в зеленых растениях).
Цепи расщепляются ферментами, а полученная глюкоза обрабатывается другой группой ферментов для высвобождения ионов водорода и свободных электронов. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки энергии. По оценкам, такой макет может производить около 18 ватт в час от переработки листа размером 210 x 297 мм (примерно столько же энергии производят шесть батареек типа АА).
Этот метод является экологически чистым. Важным преимуществом таких «батарей» является отсутствие металлов и опасных химических веществ. Однако на данный момент технология далека от коммерческого использования. Вырабатываемая электроэнергия достаточно мала для питания небольших портативных устройств.
