Десять самых необычных альтернативных источников энергии

Большинство людей согласится с тем, что рано или поздно человечеству придется отказаться от органического топлива. Оно является главной причиной войн и политической нестабильности, загрязнения окружающей среды и глобального изменения климата. К счастью, ученые уже в течение многих лет исследуют альтернативные источники энергии, такие как сила солнца, ветра и воды. Но ветроэнергетические установки и солнечные панели по-прежнему являются гораздо более дорогими по сравнению с переработкой нефти и угля, более того они пригодны далеко не для всех регионов.

Поэтому исследователи не прекращают поиск новых решений, новых перспективных источников дешевой энергии, постепенно обращая свое внимание на менее распространенные методы. Некоторые кажутся довольно необычными, некоторые – откровенно глупыми, нереалистичными, а то и отвратительными.

«Я считаю, для того, чтобы справиться с неотвратимо надвигающимся энергетическим кризисом, нам нужно мыслить нестандартно, – говорит Бобби Самптер, ведущий специалист теоретической химии Национальной лаборатории Оак Ридж (OakRidgeNationalLaboratory).

Творческий подход в поиске нетрадиционных источников энергии приближает нас к решению проблем энергетической безопасности. И не обязательно это должны быть масштабные национальные проекты. Нет ничего плохого в решениях, рассчитанных на применение на более мелком уровне – к примеру, в отдельных деревнях или поселениях в развивающихся странах.

«Нельзя упускать ни одну идею. Мы должны поощрять нестандартные подходы», – настаивает Диего дель Кастилло Негрете, ведущий специалист подразделения энергии термоядерного синтеза Национальной лаборатории Оак Ридж.

Здесь представлены десять самых удивительных источников энергии, которые шагают далеко за грань обыденного. Но кто знает: возможно, однажды ваш ноутбук будет работать на сахаре, автомобиль ездить на бактериях, а ваш дом будет обогревать энергия мертвых тел.

Сахар

Засыпать сахар в бензобак автомобиля считается старой и не самой безобидной шуткой, которая может серьезно повредить двигатель. Но однажды сахар может превратиться в превосходное топливо для вашего автомобиля. Специалисты кафедры химии Виргинского политехнического института работают над технологией выработки из сахара водорода, который может использоваться в качестве более чистого и дешевого топлива, не выделяющего токсичных веществ и даже какого-либо сопутствующего запаха. Ученые смешивают сахар, воду и тринадцать мощных ферментов в реакторе, вырабатывающем из смеси водород, и отслеживают следы углекислого газа.

Водород может улавливаться и закачиваться в топливную батарею для производства энергии. В результате процесса образуется в три раза больше водорода, чем при использовании традиционных методов, что напрямую влияет на себестоимость технологии.

К сожалению, прежде чем потребители смогут заправлять свои автомобили сахаром, пройдет еще лет десять. В краткосрочной перспективе более реалистичным кажется конструирование батарей на основе сахара для ноутбуков, сотовых телефонов и другой электротехники. Такие батареи будут работать дольше и надежнее современных аналогов.

Солнечные ветры

Объемы энергии, в сто миллиардов раз большие, чем сейчас потребляет все человечество вместе взятое, находятся буквально под рукой. Это энергия солнечных ветров – потоков заряженных ионизированных частиц, испускаемых Солнцем. Брук Хэрроп, физик Вашингтонского государственного университета в городе Пуллман и Дирк Шульце-Макух из Вашингтонского государственного института исследования природных ресурсов и окружающей среды полагают, что смогут захватывать летящие частицы при помощи спутника, вращающегося вокруг Солнца по земной орбите.

Согласно их проекту, спутник, названный ими Дайсон-Хэрроп, будет содержать длинный медный провод, заряжаемый от находящейся здесь же батарей, для создания магнитного поля, способного выхватывать электроны из потока солнечного ветра. Энергия электронов будет передаваться со спутника на Землю при помощи инфракрасного лазера, на который не будет влиять земная атмосфера.

В реализации проекта существуют и некоторые препятствия, с которыми ученые пытаются сейчас справиться. Во-первых, необходимо решить вопрос, как защитить спутник от космического мусора. Во-вторых, земная атмосфера все же может поглотить часть энергии, передаваемой с такого огромного расстояния. Да и сама задача нацеливания инфракрасного луча в точно выбранное место совсем не простая задача.

Данная разработка имеет большие перспективы в обеспечении энергией космических аппаратов.

Моча и экскременты

Большинство людей считают, что кал и моча должны быть моментально ликвидированы. Однако экскременты, вырабатываемые как людьми, так и домашними животными, содержат газ метан, не имеющий ни цвета, ни запаха, но способный вырабатывать энергию не хуже природного газа.

Идеей превращения собачьих экскрементов в энергию увлечены, как минимум, две исследовательские группы – одна в Кембриджском университете (штат Массачусетс), вторая, представленная специалистами компании «NorcalWaste», в Сан-Франциско. Обе группы предлагают владельцам собак использовать во время выгула своих питомцев биоразложимые пакеты для уборки продуктов их жизнедеятельности. Затем пакеты выбрасываются в специальные контейнеры, так называемые «реакторы», где и будет происходить выработка метана, который может использоваться, к примеру, для освещения городских улиц.

На молочных фермах Пенсильвании в качестве нового источника энергии рассматривается навоз домашнего скота. Шесть сотен коров производят почти 70 тыс. килограмм навоза в день, что – при использовании его как источника метана – позволит ферме экономить порядка 60 тыс. долларов в год. Биоотходы могут использоваться не только как удобрения, но и для освещения и обогрева жилищ. А американская ИТ-компания «Hewlett-Packard» недавно выпустила пресс-релиз, в котором рассказывала, как фермеры могут повысить свой доход, сдавая землю в аренду интернет-провайдерам, которые могут использовать энергию метана для своих компьютеров.

Отходы человеческой жизнедеятельности не менее эффективны. В Бристоле, Австралия, был представлен Volkswagen-«жук», работающий на метане, выработанном на заводе по очистке сточных вод. А по оценкам инженеров британской компании «WessexWater», биоотходы из 70 домов могут дать достаточно метана для того, чтобы автомобиль мог проехать без остановки 16 тыс. километров.

И не стоит забывать и о моче. Исследователи факультета инженерии и физических наук Университета Гериот-Ватт (Эдинбург, Шотландия) ищут способ создания первой в мире топливной батареи, работающей на моче. Данная технология может найти свое применение в космической и военной отрасли, давая возможность производить энергию на ходу. Мочевина является доступным и нетоксичным органическим веществом, богатом азотом. Так что, да, фактически люди являются носителем химического соединения, способного служить источником энергии.

Люди: живые и мертвые

Когда в следующий раз вам придется ехать в переполненном вагоне метро в жаркий летний день, постарайтесь не раздражаться, а лучше задумайтесь о том, что тепла, производимого вашим телом достаточно для обогрева целого здания, со всеми его офисами, квартирами и магазинами. По крайней мере, такого мнения придерживаются в Стокгольме и Париже. Государственная компания по управлению недвижимостью «Jernhuset» обдумывает план использования тепла, выделяемого пассажирами поезда метро, проходящего через Центральную станцию Стокгольма. Тепло будет нагревать бегущую по трубам воду, которая поступает в вентиляционную систему зданий. А владелец недорогого жилого комплекса в Париже планирует обогреть с помощью пассажиров метро семнадцать квартир недалеко от центра Помпиду.

Как ни удивительно, не менее жизнеспособным оказывается и проект, использующий энергию мертвых тел. Таким методом пользуется британский крематорий, обогреваемый самими «клиентами». Газ от сжигания органических материалов и раньше захватывался системой для очистки от ртути, но теперь тепло стали пропускать по трубам для обогрева здания.

Вибрации

Сходи на вечеринку и помоги окружающей среде – под таким лозунгом можно популяризовать новую стратегию. Клуб «Watt» в Роттердаме (Голландия) использует вибрации пола от ходящих и танцующих людей для питания светового шоу. Это достигается путем использования пьезоэлектрических материалов, способных под давлением преобразовывать вибрации в электрический ток.

Военные силы США также заинтересованы в использовании пьезоэлектриков для получения энергии. Они помещают их в солдатские ботинки для энергопитания радиоприемников и других портативных электрических устройств. Несмотря на большой потенциал, данная технология не слишком широко распространена. В основном, из-за своей дороговизны. На установку напольного покрытия на 2500 кв.м. из пьезоматериалов первого поколения клуб «Watt» потратил 257 тыс. долларов, которые так и не смогли окупиться. Но в будущем покрытие будет усовершенствовано для увеличения объема вырабатываемой энергии – и танцы станут по-настоящему энергичными!

Шлам

Только в одной Калифорнии в год вырабатывается более 700 тысяч тонн шлама - нерастворимых отложений в паровых котлах в виде ила или твердых кусков. Однако мало кто задумывается о том, что этого материала достаточно для производства 10 миллионов киловатт-часов электроэнергии в сутки. Исследователи университета Невады занимаются сушкой этого осадка, чтобы сделать из него горючее для последующей газификации, которая приведет к получению электричества. Ученые изобрели установку, превращающую вязкий осадок в порошок при использовании «кипящего» при достаточно низкой температуре песка. В результате мы получаем недорогое, но весьма эффективное биотопливо.

 Такая технология, превращающая отходы в топливо может размещаться прямо на производствах, позволяя компаниям сэкономить средства на перевозке и утилизации шлама. Хотя исследования еще продолжаются, предварительные оценки свидетельствуют о том, что запущенная на полную мощность система потенциально может генерировать 25 тысяч киловатт-часов энергии в день.

Медузы

Глубоководные медузы, светящиеся в темноте, содержат в себе вещества, способные стать новыми источниками энергии. Их свечение происходит за счет зеленого флуоресцентного белка. Команда исследователей Технического университета Чалмерса (Готенберг, Швеция) поместила белок на алюминиевые электроды и облучила их ультрафиолетовыми лучами, и вещество начало испускать электроны.

Этот белок был использован и для создания биологического топливного элемента, способного производить электричество без внешнего источника света, вместо которого используется смесь химических веществ – магния и биокатализатора люциферазы, который можно обнаружить в светлячках.

Подобные топливные элементы могут применяться на очень мелких наноустройствах, используемых, к примеру, для диагностики или лечения заболеваний.

«Взрывающиеся озера»

Людям известно о существовании трех «взрывающихся озер», получивших свое название из-за огромных объемов метана и углекислого газа, которые накапливаются в его глубинах из-за различия в температуре и плотности воды.

Если температура изменится, газы вырвутся на поверхность, словно из бутылки с газированной водой, убив все живое в пределах своей досягаемости. Подобная трагедия произошла 15 августа 1984 года, когда озеро Ниос в Камеруне выбросило огромное облако концентрированного углекислого газа, ставшего причиной гибели от удушья сотен людей и животных.

Такое озеро есть и в Руанде – озеро Киву. Но местное правительство решило использовать смертоносный газ во благо и построило электростанцию, которая выкачивает вредные газы из озера и использует их для приведения в действие трех больших генераторов, производящих 3,6 МВт электроэнергии. Правительство надеется, что в скором времени электростанция сможет вырабатывать количество энергии, достаточное для удовлетворения потребностей трети страны.

Бактерии

В природе существуют миллиарды бактерий, и, как и любое живое существо, они имеют собственную стратегию выживания на случай нехватки питательных веществ. К примеру, бактерии кишечной палочки E. coliобладают запасом жирных кислот, по составу напоминающих полиэстер. Те же жирные кислоты используются при производстве биодизельного топлива. Видя в этой особенности бактерий большие перспективы, ученые ищут способ их генетического модифицирования для производства большего количества кислот.

Сначала исследователи удалили из микроорганизмов ферменты, затем обезводили жирные кислоты, чтобы избавиться от кислорода. В результате этого процесса они превратили бактерии в некое подобие дизельного топлива. То есть те же самые бактерии, которые вызывают у нас недомогание, могут помочь нам сэкономить, став отличным топливом для наших автомобилей.

Нанотрубки углерода

Как следует из названия, нанотрубки углерода представляют собой полые трубки, формируемые атомами углерода. Сфера их применения весьма широка: от бронематериалов до создания «лифтов», способных перевозить грузы на Луну. А не столь давно группа исследователей Массачусетского технологического института нашла способ использования нанотрубок для сбора солнечной энергии, причем их эффективность в сто раз выше, чем у любых известных сегодня фотогальванических элементов. Это достигается за счет того, что нанотрубки могут функционировать в качестве антенны для захвата солнечного света и перенаправления его на солнечные батареи, преобразующие их в солнечный свет. Таким образом, вместо покрытия всей крыши своего дома панелями солнечных батарей, человек, желающий использовать энергию Солнца, может воспользоваться нанотрубками углерода, занимающими в разы меньше места.

DiscoveryNews, перевод с английского – Наталья Коношенко

http://news.discovery.com/tech/ten-bizarre-sources-alternative-energy.html