Bæredygtighed
En verden med stigende energibehov og formindskede ressourcer skal nødvendigvis søge nye strømkilder.
Vedvarende energi har været et flerårigt populært samtaleemne i de seneste år, men ideen er langt forud for al tale om”spidsolie”: F.eks. Er både vind- og solenergi hundrede år gamle ideer. US patentnummer US389124, “Solar Cell”, stammer fra 1888, mens vindenergien stadig er ældre: I Europa er vindmøller blevet brugt til at slibe korn i store dele af det sidste årtusinde. (Imidlertid blev en vindmølle først brugt til at producere elektricitet relativt for nylig, i år 1887 i Glasgow.)
Alternativer til fossile brændstoffer og andre ikke-vedvarende ressourcer udvikles fortsat i dag. Her er 8 af dem. Selvom mange involverer betydelige startomkostninger og ikke rigtig kan implementeres i stor skala, repræsenterer de ikke desto mindre spændende nye tanker. Lad os optimistisk håbe, at de vil hjælpe med at styre energiproduktion mod en mere bæredygtig fremtid (gennem cool engineering).
1. Havbølger
Dette er en historie om en bøje og en pige. Det er en forfærdelig ordspil, men virkelig er det: Elektroingeniør Annette von Jouanne forsøger at udnytte havets kraft gennem en omhyggeligt bygget bøje. Ideen er bemærkelsesværdig enkel: Forankre en kobbertråd. Læg en magnet omkring det. Flyt magneten op og ned (i dette tilfælde er det jobbet til bølgerne). Dette inducerer en elektrisk strøm i ledningen, som mange vil huske fra gymnasiets fysiklaboratorium. Inspireret af vandets hældning, mens han surfede ud for Hawaii kyst, gjorde von Jouanne idéen større og satte den i havet i et forsøg på at udnytte havets bølgeres konstant tilstedeværende kinetiske energi.
Det viser sig, at ideen fungerer: En bøje, hun testede i sit laboratorium med en simuleret gennemsnitlig bølge, producerede tre kilowatt kraft, eller nok til at drive to huse, hvilket gav drivkraft til yderligere test. Hendes første prototyper fungerede dårligt, men som hun siger, gennembrud er næsten altid født af fiaskoer, og banen til hendes arbejde er optimistisk: I årenes løb er hendes design forbedret, og hun har efterfølgende set en stigning i begge statslige videnskabsmidler og rentenergiselskabernes interesse.
Von Jouanne forbliver en førende figur inden for det hurtigt udviklende felt inden for bølgeenergiforskning og arbejder i håb om, at hendes bøje en dag vil hjælpe med at bringe ren vedvarende kraft til offentligheden.
2. Papirkurv
Ideen er utopisk: en maskine, der forvandler skrald til energi. I dette tilfælde modstod en lille smule utopi virkelige feltforsøg, omend i et mindre end utopisk landskab: Den amerikanske hær brugte to affaldsdrevne generatorer til at drive sine operationer i nærheden af Bagdad, Irak. Dette hjalp med at afhjælpe flere problemer for hæren under fjendtlige forhold, fordi det betød et reduceret behov for brændstofkonvojer og skraldespor, som begge var lette angrebsmål. Sådan kom hæren delvist til at køre på sit eget strimlede papirarbejde og madrester.
Systemet fungerer nogenlunde sådan: Tør papirkurven som pap og Styrofoam komprimeres til pellets og opvarmes, indtil det bliver en syntetisk gas, der ligner propan. I mellemtiden fermenteres madrester og væsker til ethanol. Syngassen og ethanolen kombineres for at drive generatoren. Generatoren har også brug for en vis ekstern energi, men den bruger ca. 5% af den diesel, som en sådan generator normalt ville kræve, mens basen producerer kun 1/30 af det skrald, som det normalt ville.
Udnyttelsen af den amerikanske hær har vist bæredygtigheden af affaldskraft, så måske er det på tide at anvende vores skraldespand til at bruge i en mindre krigsforhold.
3. Fodbold
Forestil dig at bruge den energi, der genereres af et fodboldspil, til at drive din læselampe. Det er nøjagtigt ideen bag Soccket, en fodboldkugle, der lagrer den kinetiske energi, der genereres ved dens brug i spil som elektrisk kraft.
Jessica Matthews, en Harvard-studerende med rødder i Nigeria, ønskede at finde en måde at bruge fodbold, verdens mest populære spil, til at forbedre menneskers liv i udviklingslande. Soccket, der kan producere 3 timers LED-lys med 30 minutters spil, er resultatet. Matthews siger, at hun håber, at hendes opfindelse kan erstatte brugen af parafin ved at huske besøg i Nigeria, hvor det giftige lampebrændstof gjorde det svært for hende at trække vejret.
Selvom begrænsningerne i projektet er tydelige - Soccket's relativt høje omkostninger, den lille skala, som det producerer kraft på, er ideen om at skabe magt ud af spillet en elegant.
4. Cykler
Tænd din krumtap, tænd for et lys? Cykeldrevne generatorer kan generere en vis kraft: F.eks. Kan en professionel cyklist trampe på godt over 400 watt i en time (en dødelig død producerer muligvis halvdelen af det). Selvfølgelig sætter dette næppe en bule i de fleste menneskers energiforbrug: Det gennemsnitlige amerikanske hjem brugte 940 kilowatt-timer om måneden i 2011. Ikke desto mindre er din cykel mere end nok til at oplade små enheder, mens du måske giver dig en sund fornemmelse af hvordan meget kræfter en kilowatt-time virkelig.
Nogle organisationer har bragt cykelgeneratorer i lyset: Dette danske hotel tilbyder sine kunder måltidsdokumenter i bytte for at køre på sine generatorcykler i 15 minutter, mens den San Francisco (hvor ellers?) Musikfestival Rock the Bike bruger cykler til at drive sin lyd system.
Gør-det-selv-entusiaster kan finde flere gratis planer om at opbygge en online.
5. Urin
Nogle gange skaber knappe ressourcer til innovative løsninger. Fire nigerianske piger har skabt en metode til generering af elektricitet, der drives af tisse. Deres design ekstraherer brint fra urin og kan producere seks timers strøm for hver liter.
Deres prototype har naturligvis betydelige begrænsninger - dens elektrolytiske celle kræver energi for at starte, og dens brændstofkilde, rent brint, er flygtig. Imidlertid er deres opfindelse fortsat et imponerende resultat af teknik, især i betragtning af deres aldre: Ingen af dem var ældre end 15 år ved afslutningen af deres projekt.
6. Hastighedsstød
Pendlere i det sydvestlige England skaber muligvis magt med deres biler i disse dage: Byen er begyndt at installere elektrokinetiske vejrampe. Hver rampe indeholder metalplader, der komprimeres, når en bil passerer, og som fører til en intern generator. Den resulterende producerede energi varierer fra 5 til 50 kW, afhængig af vægten på det forbipasserende køretøj.
Den Dorset-baserede opfinder Peter Hughes brugte 12 år på at designe sit koncept, som kan hjælpe med at skabe trafiklys, vejskilte og anden byinfrastruktur.
7. Marine mikrober
For en lægmandsobservatør ser elektricitetsproducerende mikrober ud til at vække på kanten af science og science fiction. De er dog meget ægte: Forskere ved universitetet i East Anglia har undersøgt en stamme af bakterier kaldet Shewanella oneidensis, som producerer proteiner, der kan overføre elektricitet til metaller.
Den marine mikrobe er med succes syntetiseret kunstigt, og laboratorieundersøgelser har vist, at energien produceret af proteiner på dens overflade kan udnyttes til elektrisk energi. Dr. Tom Clarke, en biolog ved East Anglia, forklarer:
Forskere har kendt i nogen tid bakterier har en effekt på mineraler og metaller, men det er første gang, det er vist, at de udleder en elektrisk strøm direkte. Der kan være andre arter, der gør det endnu bedre end vores. Disse bakterier viser et stort potentiale som mikrobielle brændselsceller, hvor elektricitet kan genereres ved nedbrydning af husholdningsaffald eller landbrugsaffald.
8. Vindbælter
Ideen om vindmøller er en etableret idé i alternative energikredse, men tanken om en vindbælte er relativt ny: Shawn Frayne undfanget det under en 2004-tur til et off-grid-fiskerisamfund i Haiti. I modsætning til en traditionel gearet turbine, der bruger vinden til at drive sine rotorer, bruger en windbelt et aerodynamisk fænomen kendt som aeroelastisk fladder til at trække energi fra vinden.
Teknologien er i stand til at udvinde energi fra vinden ved skalaer og omkostninger utilgængelige for traditionelle møller. Ledet af Frayne arbejder Humdinger Wind Energy Group i øjeblikket med at udvikle og implementere adskillige størrelser og modeller af sin prototype over hele verden - der findes nu vindbelter i Hong Kong, Spanien, Ecuador og Canada.
