10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали
Экология и мир: природный газ и нефть могут быть заменены энергией из водорослей, вулканов и человеческого следа. Десять самых интересных и чистых источников энергии будущего.
Чтобы решить проблему ограниченности ископаемых видов топлива, исследователи по всему миру работают над разработкой и использованием альтернативных источников энергии. И речь идет не только о хорошо известных ветряных турбинах и солнечных батареях. Природный газ и нефть можно заменить энергией из водорослей, вулканов и человеческих следов. Десять самых интересных и чистых источников энергии будущего.
Джоули от турникетов
Каждый день тысячи людей проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Несколько исследовательских центров по всему миру выдвинули идею использования потока людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить все турникеты на железнодорожных станциях генераторами. Инсталляция работает на железнодорожной станции в Сибуя, Токио. Пьезоэлектрические элементы встроены в пол под турникетами и вырабатывают электроэнергию за счет давления и вибрации, которые они получают, когда люди на них наступают.
Другая технология «энергетического турникета» уже используется в Китае и Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать толкающий эффект ручки цепи или двери, а не толкающий эффект пьезоэлектрического элемента. Идея голландской компании Boon Edam заключается в том, чтобы заменить стандартные входные двери торговых центров (которые обычно работают с системой фотоэлементов и начинают поворачиваться сами по себе) на двери, которые посетители должны толкать, вырабатывая электроэнергию.
Такие генераторные двери уже появились в голландском центре Natuurcafe La Port. Каждый из них вырабатывает примерно 4 600 киловатт-часов энергии в год. Может показаться, что это не так много, но это хороший пример альтернативной технологии производства электроэнергии.
Дом с отоплением из морских водорослей
Еще не так давно водоросли считались альтернативным источником энергии, но, по мнению экспертов, технология является перспективной. Достаточно сказать, что с одного гектара водорослей можно получать 150 000 кубометров биогаза в год. Это количество примерно равно количеству природного газа, добываемого из небольшой скважины, и достаточно для жизни небольшой деревни.
Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут, а многие виды используют солнечную энергию для фотосинтеза. Любая биомасса, будь то сахар или жир, может быть преобразована в биотопливо, обычно в биоэтанол и биодизель. Водоросли — идеальное экотопливо, поскольку они растут в водной среде, не требуют земельных ресурсов, высокопродуктивны и не оказывают воздействия на окружающую среду.
По оценкам экономистов, мировые доходы от переработки биомассы морских микроводорослей к 2018 году могут составить около 100 миллиардов долларов США. Проекты с использованием водорослевого топлива уже реализуются. Примером может служить 15-квартирный жилой дом в Гамбурге, Германия. Фасад здания покрыт 129 резервуарами с водорослями, которые служат единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, и оно получило название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.
‘Лживые полицейские’ освещают улицы.
Идея выработки электроэнергии с помощью так называемых «самарков» начала реализовываться сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а вскоре эта технология дошла и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюз создал моторизованные пандусы для автомагистралей. Пандус состоит из двух металлических пластин, слегка приподнятых над дорогой. Под плитами расположен генератор, который вырабатывает электроэнергию каждый раз, когда автомобиль проезжает по рампе.
В зависимости от веса автомобиля рампа вырабатывает от 5 до 50 киловатт, когда автомобиль проезжает по ней. Эти лампы могут питать светофоры и подсвеченные дорожные знаки как аккумуляторы. Эта технология уже работает в некоторых городах Великобритании. Этот метод начинает распространяться и в других странах, например, в крошечном Бахрейне.
Самое удивительное, что то же самое наблюдается и в России. Студент из Чумени Альберт Бранд предложил такое же решение для уличного освещения на форуме VUZPromExpo. По оценкам подрядчика, через рампы в его городе ежедневно проезжает от 1 000 до 1 500 автомобилей. Дорожная полиция, оснащенная генераторами, вырабатывает около 20 ватт экологически чистой электроэнергии каждый раз, когда автомобиль «разбивается».
Больше, чем футбол
Разработанные командой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, розетки могут генерировать энергию, достаточную для питания светодиодных лампочек в течение получаса игры в футбол. Розетка описывается как экологически чистая альтернатива небезопасным источникам энергии, которыми часто пользуются жители развивающихся стран.
Принцип накопления энергии в шарах-розетках очень прост. Кинетическая энергия, возникающая при ударе по мячу, передается небольшому маятниковому механизму, который приводит в действие генератор. Выработанная генератором электроэнергия хранится в аккумуляторе. Накопленную энергию можно использовать для питания любых небольших электрических устройств, например, светодиодных настольных ламп.
Мощность розетки составляет 6 Вт. Energy Generation Ball уже получил международное признание, завоевав множество наград, получив высокую оценку Глобальной инициативы Клинтона и признание на престижной конференции TED.
Скрытая энергия вулканов
Одно из самых важных достижений в развитии вулканической энергетики принадлежит американским исследователям из компаний AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. Подопытным животным» является спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в породу, и благодаря распаду радиоактивных элементов в земной коре и теплой мантии Земли температура породы очень высока. Когда вода нагревается, она превращается в пар, который вращает турбину для выработки электроэнергии.
В настоящее время в эксплуатации находятся только две небольшие станции такого типа: одна во Франции, другая в Германии. По оценкам Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально может удовлетворить 50% потребностей страны в электроэнергии, если бы американские технологии работали (в настоящее время 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 движения пешеходов для преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кэмбол-Куком, директором компании Pavegen Systems Ltd. ВЕЛИКОБРИТАНИЯ. Инженеры создали дорожное покрытие, которое вырабатывает электроэнергию из энергии ходьбы пешехода.
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, мобильного телефона или планшета не всегда требуется электрическая розетка. Иногда все, что вам нужно, — это крутить педали. Американская компания Cycle Atom выпустила устройство, которое может заряжать внешний аккумулятор и подзаряжать мобильные устройства во время езды на велосипеде.
Он называется Siva Cycle Atom и представляет собой легкий велосипедный генератор, работающий от литиевой батареи и предназначенный для питания практически любого мобильного устройства с портом USB. Эти мини-генераторы могут быть установлены на большинство обычных велосипедных рам за считанные минуты. Сам аккумулятор можно легко извлечь для последующей подзарядки устройства. Пользователь упражняется и крутит педали. Через несколько часов его смартфон уже заряжен на 100%.
Nokia также выпустила гаджет, который можно прикрепить к велосипеду, чтобы превратить полет в экологически чистый способ получения энергии. В комплект зарядного устройства Nokia Bike Charger Kit входит динамо (небольшой генератор, который получает энергию от вращения колес велосипеда и заряжает телефон через стандартный разъем 2 мм, который есть на большинстве телефонов Nokia).
Преимущества дренажа
Все крупные города ежедневно сбрасывают большое количество сточных вод в открытые водотоки, загрязняя экосистему. Вы можете подумать, что загрязненные сточные воды бесполезны, но ученые нашли способ делать из них топливные элементы.
Одним из пионеров этой идеи был профессор Брюс Логан из Университета штата Пенсильвания. Концепция очень сложна для неспециалистов и основана на двух столпах: использовании бактериальных топливных элементов и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органические вещества в сточных водах, производя в процессе электроны и генерируя электрический ток.
Как и сточные воды, почти все виды органических отходов, включая отходы животноводства и побочные продукты виноделия, пивоварения и молочной промышленности, могут быть использованы для выработки электроэнергии. Что касается обратного электродиализа, то здесь работает генератор. Генератор разделен на мембранные ячейки и получает энергию от разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.
‘Бумажная сила’
Японский производитель бытовой электроники Sony на выставке Tokyo Green Show разработал биогенератор, который может вырабатывать электроэнергию из измельченной бумаги. Суть этого процесса заключается в следующем. Картон должен освободить целлюлозу (длинные цепочки глюкозы, встречающиеся в зеленых растениях).
Цепи расщепляются ферментами, а полученная глюкоза перерабатывается другой группой ферментов, которые высвобождают ионы водорода и свободные электроны. Электроны проходят через внешнюю цепь и производят электричество. По оценкам, устройство может вырабатывать примерно 18 ватт в час при переработке листа бумаги размером 210 x 297 мм (примерно эквивалентно мощности, вырабатываемой шестью батарейками типа АА).
Этот метод является экологически чистым. Важным преимуществом таких «батарей» является отсутствие металлов и вредных химических веществ. В настоящее время технология еще далека от коммерческого использования. При этом вырабатывается минимальная мощность — достаточная для питания небольших портативных устройств.
