Возможно, за исключением продовольствия, в мире нет ничего более важного, чем источники, генерирующие электроэнергию. Численность мирового населения уже превысила 7 миллиардов человек, а к 2100 году эта цифра может достичь 11 миллиардов, согласно прогнозам Организации Объединенных Наций. Такие темпы роста населения на фоне нынешних экологических проблем оказывают еще большую нагрузку на и без того истощенные энергоресурсы.
Несмотря на все разговоры о наличии огромных запасов природного газа и нефти в недрах нескольких стран, нам всем известно, что когда-нибудь они закончатся и даже в относительно скором времени. Поэтому мир уже ищет альтернативные источники энергии. Разумеется, никакой волшебной палочки нет, но исследователи со всего мира работают над созданием широкого спектра технологий, чтобы сделать энергию более эффективной и экологически чистой.
В настоящей статье мы рассмотрим самые странные и необычные проекты в области энергетики, которые могут быть использованы в будущем в больших масштабах, в том числе для обеспечения функционирования мобильных телефонов, домов и компаний.
Деревянные полы для дома
Грибок помог ученым совершить прорыв и превратить древесину в полезный источник чистой энергии. В настоящее время исследователи стремятся усовершенствовать механизм, в основе которого лежит давление на древесину с целью создания электрического заряда. Речь идет о так называемом пьезоэлектрическом эффекте, идея которого появилась в 1940-1950-х годах. Однако ученые столкнулись с проблемой, связанной с недостаточным количеством вырабатываемой электроэнергии.
Не так давно исследовательская группа в Швейцарии нашла способ изменить внутреннюю структуру древесины (бальса) и тем самым повысить пьезоэлектрическую мощность в 55 раз. Решением стал искусственно созданный процесс гниения дерева. Данный процесс был запущен с помощью грибка плоского трутовика (Ganoderma applanatum), который использовали в течение нескольких недель. Это привело к быстрому разложению лигнина и гемицеллюлозы в древесине, уменьшив ее вес почти вдвое и сделав более сжатой. Иными словами, ученые смогли генерировать гораздо больше электроэнергии.
Благодаря этому успеху исследователи создали прототип «энергетического пола»: когда человек ходит по такому полу, загорается свет. Это только первый шаг в данной направлении, но в будущем он позволит генерировать электроэнергию дома с помощью деревянных полов.
Армия Соединенных Штатов также изучает возможности использования данной пьезоэлектрической технологии для выработки электроэнергии. Солдатам в обувь кладут материалы для питания радиоприемников и других портативных устройств. Хотя это интересный источник возобновляемой энергии, обладающий большим потенциалом, стоит он немало, и это главная проблема.
Поваренная соль в батарейках
В свете роста обеспокоенности рисками и невозможностью получить литиевый элемент, необходимый для производства батарей для электрических устройств вроде телефонов, ученые ищут подходящие альтернативы для производства энергии. Одна из наиболее ярких попыток на данном направлении — использование батарей, созданных не из лития, а ближайшего в периодической таблице элемента, которым является натрий. Как известно, он входит в состав хлорида натрия, или поваренной соли.
Сделать это непросто, но ученые начали искать способы заменить литий. Главная проблема заключается в том, что натрий немного тяжелее лития, что отрицательно сказывается на напряжении в аккумуляторе — максимальная длительность его работы сокращается. Но есть и хорошая новость — в июне прошлого года исследовательская группа представила прототип натриевой батареи емкостью близкой к некоторым литиевым батареям. Более того, новую разработку можно перезарядить более тысячи раз. Если ученые докажут свое открытие, в ближайшем будущем мы можем стать свидетелями серьезного прорыва в данной области.
Температура тела
Это может показаться странным, но данную технологию уже начали применять, используя тепло, вырабатываемое нашим телом, для нагрева воды или обогрева помещения. Разумеется, речь не идет о необходимости кучковаться как пингвины, но некоторые города уже используют продвинутый метод получения энергии в переполненных людьми пространствах вроде вокзалов.
Лондон, Париж и Стокгольм решили реализовать упомянутую идею и использовать естественное тепло, выделяемое объектами в ограниченном пространстве. Например, в этих городах установлены системы вентиляции для заводов, которые преобразуют генерируемое людьми избыточное тепло в горячую воду, а затем перекачивают ее в соседние здания для отопления помещений.
Кофе для запуска двигателей
Кажется, скоро мы сможем использовать кофе не только для стимулирования мозговой деятельности по утрам перед работой, но и для запуска двигателя. Исследователи обнаружили, что кофейные отходы являются отличным источником энергии, так как из 10 килограммов таких отходов можно получить до двух литров биотоплива.
Научная гипотеза, лежащая в основе новой разработки, очень проста. Все, что вам нужно сделать, так это замочить кофейную гущу в специальном масле и тем самым получить биотопливо. Поскольку в этом процессе используются отходы и остатки напитка, потенциал данного открытия огромен. Исследователи уже создали биотопливо из молотого кофе, произведенного в 20 различных географических регионах, включая напитки как с кофеином, так и без него.
Алкоголь и транспорт
Алкоголь используется не только для приготовления спиртных напитков или дезинфекции ран. Так, шведские ученые нашли новый способ его применения — они используют конфискованный полицией алкоголь для управления поездами. Это произошло в 2006 году, когда была предпринята попытка переправить через Швецию более 700 тысяч литров алкоголя с целью избежать выплаты высокого налога на товар в стране.
Однако вместо того, чтобы вылить незаконный товар в канализацию после конфискации, ученые создали электростанцию, где спирт превращается в биогаз, способный служить топливом. Это инновационное топливо сейчас используется для заправки тысяч грузовиков, автобусов, а также поездов.
Тексты на электронных устройствах
Среднестатистический взрослый тратит около 23 часов в неделю на набор текстовых сообщений. Исследователи воспользовались этим для создания зарядного устройства «нажми для зарядки» (push to charge). С его помощью мобильный телефон генерирует электрическую энергию, которая заряжает телефон при каждом нажатии на кнопки. Когда вы отправляете текстовое сообщение, вы нажимаете на экран, что создает энергию внутри телефона и ее отправляют на хранение в аккумулятор. Это выглядит как умный и простой способ зарядки телефона, который также можно усовершенствовать для использования на остальных электронных устройствах.
Человеческие и животные отходы как источник электроэнергии
Фекалии содержат метан, который можно использовать так же, как и природный газ. Ученые в Соединенных Штатах начали работу по преобразованию собачьих фекалий в метан. Процесс начинается с помещения фекалий в биоразлагаемый пакет, который затем помещается в специальный контейнер, содержащий определенные микроорганизмы. Под их воздействием фекалии производят метан в качестве побочного продукта. Полученный газ можно использовать для освещения в жилых домах и на других объектах.
Недавно компания Hewlett-Packard опубликовала исследование, где объясняется, как молочные фермы могут зарабатывать деньги, сдавая землю в аренду компаниям, занимающимся интернет-серверами. Они могут снабжать их метаном, полученным из навоза крупного рогатого скота, что будет использоваться для питания компьютеров. Человеческие экскременты также эффективны. В Австралии машина Volkswagen Beetle заправляется метаном, поступающим из очистных сооружений.
