10 nuovi modi incredibili per generare elettricità
La civiltà è minacciata. Appare chiaro che i metodi tradizionali di generazione di elettricità sono insostenibili e dobbiamo trovare nuovi modi per generare elettricità che non produca così tanto carbonio (o rispolveri quelli vecchi, come il gas naturale e l'energia nucleare).
La necessità di fonti di alimentazione alternative non è nuova. Abbiamo visto enormi schiere solari svelate in vasti deserti, enormi parchi eolici in mare e in mare aperto, raggi d'onda che convertono la potenza dei nostri oceani e soluzioni di biomassa arrivare e scomparire.
Tuttavia, queste forme di energia alternativa non sono l'unico gioco in città. Ecco 10 nuovi modi per generare elettricità.
1. Raccolta del calore corporeo
Diverse grandi città hanno stabilito progetti che raccolgono il calore intrappolato nei loro vasti sistemi metropolitani. I milioni di pendolari, oltre alle locomotive e ai freni dei treni, che operano nell'ambiente della metropolitana sigillata generano un'enorme quantità di calore.
Anche gli operatori della metropolitana sono da tempo consapevoli del problema del calore, dovendo spendere notevoli quantità di denaro per dissipare il calore con mezzi convenzionali. Tuttavia, gli operatori della metropolitana stanno ora sfruttando meglio il calore in eccesso: alimentare e riscaldare case e attività commerciali locali. A Londra, centinaia di case intorno a Highbury e Islington fanno parte di un programma per raccogliere il calore dalla metropolitana di Londra, mentre schemi simili esistono in tutta Europa.
2. Alcol confiscato
Quando la vita ti dà limoni, brucia i limoni e usali per alimentare i treni.
Il servizio doganale nazionale svedese confisca ogni anno centinaia di migliaia di alcolici illegalmente contrabbandati. Invece di buttarlo tutto nello scarico, che è uno spreco, perché non convertirlo in qualcosa di utile?
In collaborazione con Svensk Biogas AB, l'agenzia doganale svedese mira a continuare a convertire questa risorsa gratuita in energia fino a quando i trafficanti continuano a tentare di attraversare il confine. Entro il 2013, le flotte di autobus in più di una dozzina di città svedesi funzionavano a biogas, anche se non tutte a causa dell'alcool di contrabbando.
3. Pannolini per adulti usati
La popolazione giapponese sta invecchiando velocemente. Mentre l'invecchiamento della popolazione giapponese può rappresentare una preoccupazione economica più ampia, l' innovativo SFD Recycling System di Super Faiths Inc., con sede a Tottori, vede l'onere come una soluzione energetica ed è certamente un modo alternativo interessante di generare elettricità.
L'SFD Recycling System prende i pannolini usati, poi li sterilizza, li polverizza e li asciuga nella loro macchina brevettata, restituendo pellet di biomassa pronti per la combustione nell'apposito forno, restituendo circa 5.000 kcal per kg riciclato.
Non male per un articolo da discarica completamente inutile. In grado di "riparare" circa 700 libbre di pannolini usati al giorno, il sistema potrebbe benissimo farsi strada nelle case di riposo e nei grandi ospedali.
4. Sulla pista da ballo
L'energia cinetica generata dalle nostre attività quotidiane è sotto i riflettori quando le stazioni della metropolitana, i nightclub e le palestre iniziano a utilizzare le tecnologie di raccolta piezoelettrica. La piezoelettricità viene generata in alcuni cristalli in risposta alla forza di compressione. Se hai una superficie che si muove per qualsiasi motivo, puoi attaccarvi dei cristalli piezoelettrici e ottenere piccole quantità di energia.
L'energia elettrica accumulata può essere utilizzata per alimentare i servizi all'interno dello stesso edificio o area o instradata in una nuova posizione. La piezoelettricità non è un fenomeno completamente nuovo, con la DARPA che valuta i generatori piezoelettrici nei panni dei soldati.
Tuttavia, utilizziamo la piezoelettricità più spesso di quanto si possa pensare: gli accendini elettrici sono dotati di un cristallo piezoelettrico con una tensione sufficiente per accendere il gas, provocando una fiamma.
In natura, abbiamo visto la stazione della metropolitana di Tokyo alimentare i tornelli dei biglietti e il primo nightclub sostenibile al mondo a Rotterdam, nei Paesi Bassi. Anche la generazione di energia piezoelettrica si sta spostando nel settore ferroviario.
In collaborazione con la Technion University e la società di energia rinnovabile Innowatech, Israel Railways ha installato 32 dispositivi di cattura di energia piezoelettrica lungo una sezione della ferrovia ragionevolmente trafficata, raccogliendo circa 120 kWh, sufficienti per alimentare le luci dei segnali e i meccanismi dei binari.
5. Reattori al torio
I reattori nucleari in miniatura alimentati da una sola tonnellata di torio radioattivo potrebbero essere inclusi in una nuova generazione di schemi di generazione di energia locale. Detto questo, i reattori al torio richiederebbero neutroni ad alta energia per attivare la loro attività fissile, il che ha portato gli scienziati britannici a iniziare a lavorare sugli acceleratori di particelle in miniatura.
Un prototipo, l' Electron Model of Many Applications , o EMMA, funziona a circa 20 milioni di elettronvolt, o 20MeV, che è un buon inizio. Detto questo, rimane un discreto scetticismo sull'uso del torio e sugli aspetti pratici di costruzione e manutenzione di un numero maggiore di reattori nucleari locali.
6. Energia solare nello spazio
Cosa potrebbe esserci di più eccitante o futuristico di un enorme array solare, che galleggia su una piattaforma sopra il pianeta, trasmettendo elettricità wireless verso la superficie terrestre. Ci sono molti vantaggi in questa opzione: nessuna necessità di occupare preziose proprietà immobiliari sulla Terra e nessuna fluttuazione energetica causata dal tempo.
Detto questo, c'è ancora molta strada da fare con questa forma di generazione elettrica alternativa. La trasmissione wireless dell'elettricità, la schermatura dalle radiazioni a lungo termine, la protezione dai meteoriti e il costo di mettere in orbita l'apparecchiatura sono solo alcuni degli ostacoli.
Ma John C. Mankins, Presidente della Space Power Association e Artemis Innovation, ritiene che proprio come l'energia nucleare ha ricevuto decenni di ricerca e miliardi di dollari di finanziamenti per la ricerca, perché non dovrebbe esserci un serio sforzo finanziario per raccogliere l'energia solare da spazio?
In pratica, un progetto di energia solare spaziale potrebbe funzionare in questo modo:
- Un grande array geostazionario raccoglierebbe e focalizzerebbe la luce del sole.
- Le celle fotovoltaiche convertiranno quella luce in elettricità.
- Quell'elettricità sarebbe stata utilizzata per alimentare un laser a microonde, puntato verso una stazione di terra sulla Terra.
- L'energia a microonde verrebbe ricevuta dalla schiera di antenne e riconvertita in elettricità.
7. Vento solare
Visto che siamo in tema di spazio, parliamo di vento solare.
Il vento solare è costituito da un numero enorme di particelle cariche emesse dal sole a velocità estremamente elevate. In linea di principio, queste particelle possono generare elettricità utilizzando un'enorme vela solare e un filo carico, che genera energia dal vento solare che lo percorre.
Secondo un'analisi preliminare dell'Università di Washington, la quantità di energia che puoi generare è essenzialmente illimitata, limitata solo dalle dimensioni della vela solare che dispieghi.
- Trecento metri di filo di rame, collegati a un ricevitore largo due metri e una vela di 10 metri, potrebbero generare elettricità sufficiente per 1.000 famiglie.
- Un satellite con un cavo di 1.000 metri e una vela larga 8.400 chilometri potrebbe generare un miliardo di miliardi di gigawatt di potenza.
Suona bene? Sarebbe … se potessimo produrre e lanciare una simile vela solare in un'orbita appropriata.
Vale la pena notare che non è così inverosimile come potresti pensare. L'agenzia giapponese di esplorazione aerospaziale ha lanciato con successo IKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation of the Sun) nel 2010, diventando la prima navicella spaziale a utilizzare la navigazione solare come principale forma di propulsione. La loro continua esplorazione sta fornendo dati immensamente preziosi ai ricercatori in diverse aree chiave.
Detto questo, IKAROS è molto più piccolo delle vele considerate, quindi non trattenere il respiro perché il vento solare diventi un'opzione pratica nell'immediato futuro.
Nel 2019, The Planetary Society ha schierato LightSail 2 come carico utile secondario su uno dei razzi Falcon Heavy di SpaceX. Il LightSail 2 ha dispiegato con successo la sua vela, sebbene il suo successo complessivo sia limitato. Nelle parole di The Planetary Society, "Circa un terzo del tempo, noi [LightSail 2] siamo stati in modalità 'smontabile', riducendo la velocità della ruota del momento e consentendo alle nostre barre di torsione di rimuovere il momento angolare dal sistema."
8. Medusa
I nostri oceani stanno diventando più acidi. Come tale, le popolazioni di meduse stanno aumentando vertiginosamente. La maggior parte di essi non è destinata al consumo umano, ma potrebbe rivelarsi più utile per un'altra questione globale. I ricercatori svedesi hanno costantemente liquefatto un gran numero di Aequorea victoria , una medusa luminosa comune alle coste del Nord America.
La proteina fluorescente verde (GFP) contenuta nella medusa può essere utilizzata per creare celle a combustibile in miniatura che potrebbero essere utilizzate per alimentare una generazione di nano-dispositivi medici. GFP, applicato agli elettrodi di alluminio ed esposto alla luce ultravioletta, genera misurazioni di potenza in "decine di nano-ampere".
Non è insignificante. Lo sviluppo di combustibili biologici potrebbe consentire ulteriori ricerche sulle biotecnologie che non richiedono alcun combustibile esterno o corrente elettrica per continuare a funzionare. Se la tecnologia potesse essere ampliata, potrebbe essere estremamente utile a lungo termine, soprattutto se il nostro problema di acidità oceanica persiste.
9. Raccolta e riciclaggio delle onde radio
Un team di ricerca incentrato sul riciclaggio delle onde radio spera di implementare la propria tecnologia su più siti. L'idea di raccogliere e riciclare le onde radio e altre onde elettromagnetiche non è del tutto nuova, ma la scala di raccolta è in aumento.
Il team di ricerca, guidato da Manos Tentzeris, ha sviluppato la tecnologia per riciclare e raccogliere energia da più fonti, tra cui Wi-Fi, canali TV, dispositivi elettronici portatili e molto altro. Il processo di raccolta utilizza antenne a banda ultra larga che possono ricevere una vasta gamma di segnali su diverse gamme di frequenza.
I segnali radio e altre frequenze elettromagnetiche trasmettono costantemente intorno a noi. Trasformare alcune di queste frequenze in energia sarebbe un punto di svolta e un metodo di generazione di elettricità altamente innovativo.
10. Dal nulla
Il Santo Graal della produzione di energia ed elettricità è crearla dal nulla, creando una fonte di energia infinita e inesauribile. Un gruppo di ricerca dell'Università del Massachusetts Amherst ritiene di aver creato un dispositivo che utilizza una proteina naturale per creare elettricità dall'umidità presente nell'aria.
"Air-gen" utilizza minuscoli nanofili a base di proteine elettricamente conduttive. Il team di ricerca collega i nanofili a un generatore, che genera elettricità dall'umidità e dall'umidità nell'aria.
Al momento della scrittura, il progetto rimane su piccola scala. Ma l'obiettivo finale è raggiungere la piena produzione di elettricità.
Le fonti di energia rinnovabile salveranno il pianeta
Alcune delle fonti di energia che abbiamo esaminato qui sono bizzarre, ma molte potrebbero avere applicazioni pratiche su tutta la linea. Altri sono già intorno a noi, fornendoci energia alternativa nel nostro quotidiano.
Questa ricerca energetica è fondamentale se vogliamo impedire al pianeta di spazzarci via completamente. Il pianeta sopravviverà, noi no.