Nachhaltigkeit
Eine Welt mit steigendem Energiebedarf und sinkenden Ressourcen muss unbedingt nach neuen Energiequellen suchen.
Erneuerbare Energien waren in den letzten Jahren ein immer beliebtes Gesprächsthema, aber die Idee geht jeder Rede von „Peak Oil“weit voraus: Beispielsweise sind sowohl Wind- als auch Sonnenenergie jahrhundertealte Ideen. Das US-Patent Nr. US389124, "Solarzelle", stammt aus dem Jahr 1888, während die Windenergie noch älter ist: In Europa werden Windmühlen seit einem Großteil des letzten Jahrtausends zum Mahlen von Getreide verwendet. (Eine Windmühle wurde jedoch erst vor relativ kurzer Zeit in Glasgow im Jahr 1887 zur Stromerzeugung eingesetzt.)
Alternativen zu fossilen Brennstoffen und anderen nicht erneuerbaren Ressourcen werden heute weiterentwickelt. Hier sind 8 davon. Viele sind mit erheblichen Anlaufkosten verbunden und im großen Maßstab nicht wirklich umsetzbar, stellen jedoch aufregende neue Denkrichtungen dar. Hoffen wir optimistisch, dass sie dazu beitragen, die Energieerzeugung in eine nachhaltigere Zukunft zu lenken (durch Cool Engineering).
1. Ozeanwellen
Dies ist eine Geschichte über eine Boje und ein Mädchen. Das ist ein furchtbares Wortspiel, aber es ist wirklich so: Die Elektrotechnikerin Annette von Jouanne versucht, die Kraft des Meeres über eine sorgfältig gebaute Boje zu nutzen. Die Idee ist bemerkenswert einfach: Einen Kupferdraht verankern. Legen Sie einen Magneten darum. Bewegen Sie den Magneten auf und ab (in diesem Fall ist das die Aufgabe der Wellen). Dies induziert einen elektrischen Strom im Draht, wie sich viele aus dem Physiklabor der High School erinnern werden. Inspiriert von der Strömung des Wassers beim Surfen vor der Küste Hawaiis, hat von Jouanne die Idee erweitert und ins Meer geworfen, um die ständig vorhandene kinetische Energie der Meereswellen zu nutzen.
Es stellt sich heraus, dass die Idee funktioniert: Eine Boje, die sie in ihrem Labor mit einer simulierten Durchschnittswelle getestet hat, erzeugte drei Kilowatt Leistung oder genug, um zwei Häuser zu versorgen, was Anstoß für weitere Tests gab. Ihre ersten Prototypen funktionierten schlecht, aber, wie sie sagt, sind Durchbrüche fast immer auf Misserfolge zurückzuführen, und die Entwicklung ihrer Arbeit ist optimistisch: Im Laufe der Jahre haben sich ihre Entwürfe verbessert, und sie hat in der Folge einen Anstieg der staatlichen Wissenschaftsfinanzierung festgestellt und das Interesse von Clean-Energy-Unternehmen.
Von Jouanne ist nach wie vor eine führende Persönlichkeit auf dem sich rasant entwickelnden Gebiet der Wellenenergieforschung und hofft, dass ihre Bojen eines Tages dazu beitragen werden, der Öffentlichkeit sauberen Strom aus erneuerbaren Quellen zuzuführen.
2. Müll
Die Idee ist utopisch: Eine Maschine, die Müll in Energie verwandelt. In diesem Fall hat ein wenig Utopie realen Feldversuchen standgehalten, wenn auch in einer weniger als utopischen Umgebung: Die US-Armee setzte zwei abfallbetriebene Generatoren ein, um ihre Operationen in der Nähe von Bagdad im Irak zu betreiben. Dies trug zur Linderung mehrerer Probleme für die Armee unter feindlichen Bedingungen bei, da weniger Treibstoffkonvois und Müllabfuhr erforderlich waren, die beide leichte Angriffsziele waren. So kam es, dass die Armee teilweise mit ihren eigenen Papierschnitzeln und Essensresten rannte.
Das System funktioniert in etwa so: Trockener Müll wie Pappe und Styropor wird zu Pellets gepresst und erhitzt, bis es ein synthetisches Gas wird, ähnlich wie Propan. Währenddessen werden Speisereste und Flüssigkeiten zu Ethanol fermentiert. Das Synthesegas und das Ethanol werden kombiniert, um den Generator anzutreiben. Der Generator benötigt auch etwas externe Energie, verbraucht jedoch ungefähr 5% des Dieselkraftstoffs, den ein solcher Generator normalerweise benötigt, während die Basis nur 1/30 des Mülls produziert, der normalerweise anfällt.
Die Exploits der US-Armee haben gezeigt, dass Müllkraft lebensfähig ist. Vielleicht ist es an der Zeit, unseren Müll in einem weniger kriegerischen Kontext zu verwenden.
3. Fußball
Stellen Sie sich vor, Sie könnten die Energie eines Fußballspiels für Ihre Leselampe nutzen. Genau diese Idee steckt hinter dem Soccket, einem Fußball, der die kinetische Energie speichert, die bei seiner Verwendung als elektrischer Strom im Spiel entsteht.
Jessica Matthews, eine Harvard-Studentin mit Wurzeln in Nigeria, wollte einen Weg finden, das beliebteste Spiel der Welt, Fußball, zu nutzen, um das Leben der Menschen in Entwicklungsländern zu verbessern. Das Ergebnis ist der Soccket, der mit 30 Minuten Spielzeit 3 Stunden LED-Licht erzeugen kann. Matthews hofft, dass ihre Erfindung die Verwendung von Kerosin ersetzen kann, und erinnert sich an Besuche in Nigeria, bei denen der giftige Lampentreibstoff ihr das Atmen erschwerte.
Obwohl die Grenzen des Projekts offensichtlich sind - die relativ hohen Kosten des Soccket, seine geringe Stromerzeugung - ist die Idee, Strom aus dem Spiel zu erzeugen, elegant.
4. Fahrräder
Dreh deine Kurbel, mach ein Licht an? Mit dem Fahrrad angetriebene Generatoren können einiges an Kraft erzeugen: Beispielsweise kann ein Radprofi eine Stunde lang mit weit über 400 Watt in die Pedale treten (ein Sterblicher kann die Hälfte davon produzieren). Dies hat natürlich kaum Auswirkungen auf den Energieverbrauch der meisten Menschen: Das durchschnittliche amerikanische Eigenheim verbrauchte 2011 940 Kilowattstunden pro Monat. Dennoch ist Ihr Fahrrad mehr als ausreichend, um kleine Geräte aufzuladen, und vermittelt Ihnen vielleicht ein gesundes Gefühl dafür, wie Eine Kilowattstunde kostet wirklich viel Mühe.
Einige Organisationen haben Fahrradgeneratoren ins Rampenlicht gerückt: Dieses dänische Hotel bietet seinen Kunden Essensgutscheine an, mit denen sie 15 Minuten lang ihre Stromaggregate fahren können, während das in San Francisco (wo sonst?) Ansässige Musikfestival Rock the Bike Fahrräder für den Sound verwendet System.
Do-It-Yourself-Enthusiasten können mehrere kostenlose Pläne finden, um einen online zu erstellen.
5. Urin
Mitunter sorgen knappe Ressourcen für innovative Lösungen. Vier nigerianische Mädchen haben eine Methode zur Stromerzeugung entwickelt, die mit Natursekt betrieben wird. Ihr Design entzieht dem Urin Wasserstoff und kann für jeden Liter sechs Stunden Strom produzieren.
Ihr Prototyp weist natürlich erhebliche Einschränkungen auf - seine Elektrolysezelle benötigt zum Starten Energie und seine Brennstoffquelle, reiner Wasserstoff, ist flüchtig. Ihre Erfindung bleibt jedoch eine beeindruckende Ingenieurleistung, insbesondere in Anbetracht ihres Alters: Keiner von ihnen war zum Zeitpunkt des Abschlusses seines Projekts älter als 15 Jahre.
6. Bremsschwellen
Pendler im Südwesten Englands könnten heutzutage mit ihren Autos Strom erzeugen: Die Stadt hat damit begonnen, elektrokinetische Straßenrampen zu installieren. Jede Rampe enthält Metallplatten, die komprimiert werden, wenn ein Auto vorbeifährt und einen internen Generator antreibt. Die erzeugte Energie beträgt je nach Gewicht des vorbeifahrenden Fahrzeugs 5 bis 50 kW.
Der in Dorset ansässige Erfinder Peter Hughes hat 12 Jahre an seinem Konzept gearbeitet, mit dessen Hilfe Ampeln, Verkehrszeichen und andere städtische Infrastrukturen mit Strom versorgt werden können.
7. Marine Mikroben
Für einen Laienbeobachter scheinen die stromproduzierenden Mikroben am Rande von Wissenschaft und Science-Fiction zu schwanken. Sie sind jedoch sehr real: Forscher der Universität von East Anglia haben einen Bakterienstamm namens Shewanella oneidensis untersucht, der Proteine produziert, die Elektrizität in Metalle umwandeln können.
Die Meeresmikrobe wurde erfolgreich künstlich synthetisiert, und Labortests haben gezeigt, dass die von Proteinen auf ihrer Oberfläche erzeugte Energie für elektrische Energie genutzt werden kann. Dr. Tom Clarke, ein Biologe in East Anglia, erklärt:
Wissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass Bakterien einen Einfluss auf Mineralien und Metalle haben, aber dies ist das erste Mal, dass nachgewiesen wurde, dass sie elektrischen Strom direkt ableiten. Es mag andere Arten geben, die es noch besser machen als wir. Diese Bakterien haben ein großes Potenzial als mikrobielle Brennstoffzellen, in denen aus dem Abbau von Haushalts- oder landwirtschaftlichen Abfällen Strom erzeugt werden kann.
8. Windgürtel
Die Idee von Windkraftanlagen hat sich in Kreisen alternativer Energien etabliert, aber die Idee eines Windgürtels ist relativ neu: Shawn Frayne hat sie auf einer Reise 2004 zu einer netzunabhängigen Fischergemeinde in Haiti erfunden. Im Gegensatz zu einer herkömmlichen Getriebeturbine, deren Rotoren durch Wind angetrieben werden, nutzt ein Windgürtel ein aerodynamisches Phänomen, das als aeroelastisches Flattern bezeichnet wird, um Energie aus dem Wind zu ziehen.
Die Technologie ist in der Lage, dem Wind Energie in einem Umfang und zu Kosten zu entziehen, die für herkömmliche Turbinen nicht zugänglich sind. Unter der Leitung von Frayne arbeitet die Humdinger Wind Energy Group derzeit an der Entwicklung und dem Einsatz mehrerer Größen und Modelle ihres Prototyps auf der ganzen Welt - Windgürtel gibt es jetzt in Hongkong, Spanien, Ecuador und Kanada.
