10 Neue Technologien in der Energiewirtschaft

Die Energiewirtschaft ist eine riesige und magische Welt. Es umfasst Kraftstoffe der alten Schule wie Kohle und Diesel und Quellen der neuen Schule wie Solar- und Windkraft . Energiequellen wie Erdgas überspannen die Linie, wie Madonna. Es gibt ihn schon ewig und wir denken, dass wir alles darüber wissen, aber dann erfindet er sich neu und wir sind wieder einmal fasziniert. Erdgas, du schlaue Substanz, du.

Aber die Technologien der alten Schule werden es einfach nicht mehr kosten- oder umweltbewusst. Und die Technologien der neuen Schule sind noch nicht ganz bereit, alles von unseren Smartphones bis zu unseren Autos mit Strom zu versorgen.

Hier kommen diese 10 Ideen ins Spiel. Diese Liste hat es in sich: furzende Mikroben, schadstoffreduzierende Oxide, die wie schreckliche Frisuren klingen, und sogar geschmolzenes Glas als Brennstoffspeichermedium. Geschmolzenes Glas! Wie cool ist das, oder? (Überhaupt nicht cool. Warte nur, bis du gelesen hast, wie heiß dieses Zeug werden kann.)

Also bekommt das alte Zeug ein Makeover und das neue Zeug macht sich bereit für die Hauptsendezeit. Und all das ist entweder schon da oder auf dem Weg – in Kürze.

1. Kohle aufräumen
2. Energie in ein Elektroauto stopfen
3. Optimiere die Turbine
4. Die Bewegung des Ozeans nutzen
5. Holen Sie sich Ihr eigenes Raster
6. Reinigen Sie das Fracking-Wasser
7. Sonne tanken
8. Käfer-Furz-Power!
9. Luftatmende Batterie
10. Diesel entgiften
11. Anmerkung des Verfassers

Wir kennen uns mit Kohle aus . Es ist schwarz und eklig und rußig und lässt britische Motten sich von weiß zu schwarz entwickeln, um sich vor Fressfeinden zu verstecken. Es gibt sie schon seit Ewigkeiten und versorgt Kraftwerke ungefähr so ​​lange, wie es Kraftwerke gibt .

Die Sache ist, Kohle ist billig, leicht zu finden und wir beherrschen den Abbau. Es ist auch der bevorzugte Treibstoff für Schwellenländer, die vielleicht weniger angesagt sind, was die ganze Sache mit Umweltverschmutzung und Klimawandel angeht.

Der Silberstreif am Horizont dieser schwarzen Wolke könnte FutureGen 2.0 sein. Ist es eine App? Eine Website, die 2002 erstellt wurde? Ein Low-Budget-Late-Night-Time-Slot-Filler auf SyFy? Nein. Es ist ein nahezu emissionsfreies Kraftwerk, das in Illinois gebaut wird. Mehr als 90 Prozent seiner CO2-Emissionen werden abgeschieden und gespeichert ( Carbon Capture and Storage, oder CCS, ist eine große Sache für Energie-Nerds). Der als Sauerstoffverbrennung bekannte Prozess verbrennt die Kohle mit Sauerstoff und Kohlendioxid und nicht mit normaler alter Luft. Auch Quecksilber-, Schwefel- und Stickoxidemissionen werden bei diesem Verfahren vermieden.

Du bist schlau, vielleicht sogar ein bisschen geeky. Sie halten mit der neuesten Technologie Schritt; Vielleicht betrachten Sie sich sogar als Early Adopter. Sie sind begeistert von Elektroautos und haben vielleicht sogar schon eins. Diese kleinen Reifen, diese runden Körper, diese leisen Annäherungen, mit denen Sie durch die Stadt schleichen können.

Deine Mutter ist jedoch nichts davon. Sie benutzt den Browser, der mit ihrem Computer geliefert wurde, um Turings willen. Ein Elektroauto geht über sie hinaus. Sie wird gestrandet sein. Sie würde deine Schwester im nächsten Bundesstaat nicht besuchen können. Was wäre, wenn sie mit ihren Freunden aus der Kirche einen Nachmittag am Strand verbringen wollte? Was ist, wenn sie es noch nie zuvor getan hat?

Dank der energiedichtesten Batterie aller Zeiten von Envia System können die Träume Ihrer Mutter wahr werden, ohne dass ein einziges Molekül Kohlendioxid freigesetzt wird. Es ist eine Lithium-Ionen-Batterie , die doppelt so viel Energie pro Gramm enthält wie die Batterien in heutigen Autos. Um für die Geeks ganz technisch zu werden, verwendet die Batterie eine Anode aus Silizium, die in kleine Graphitmäntel gewickelt ist, um die Leistung zu steigern, ohne dass die Batterie nach einem Ladezyklus schmilzt, was normalerweise bei Silizium in Batterien passiert.

Sie haben auch die Batterie kühler gemacht (nicht mehr in Flammen aufgehen, a la MacBooks circa 2007) und billiger, und sie werden in die Schlitze passen, die Autohersteller bereits für die aktuelle Generation von Batterien bauen. Nicht, dass deine Mutter dir glauben wird.

Manche Menschen schauen auf ein Feld aus wirbelnden weißen Windturbinen und sehen eine sauberere, strahlendere Zukunft. Vögel mit Wildblumen in ihren niedlichen kleinen Schnäbeln zwitschern um ihre Köpfe wie Aschenputtel, das ihr Kleid näht. Sparkles sind optional, aber empfohlen.

Manche Leute schauen auf diese Turbinen und sehen wirbelnde Klingen des Todes. Entschuldigung, Vögelchen.

Betreten Sie den Saphonianer, der in einem neuen Star Trek-Film nicht der Bösewicht ist, obwohl er es sein sollte. Es ist eine blattlose Windkraftanlage. Es sieht eher aus wie eine Satellitenschüssel auf einem Stiel als wie eine von Ikea entworfene Windmühle. Abgesehen davon, dass Cinderellas Freunde nicht getötet werden, ist der Saphonianer für Menschen und Tiere gleichermaßen angenehmer und wandelt Windenergie effizienter in Energie um. Es ist eine Win-Win-Situation. Oder ein Wind-Wind, wenn Sie Wortspiele mögen.

Sie wissen, was sie sagen: Es ist nicht die Größe der Welle, es ist die Bewegung des Ozeans . Es stellt sich heraus, dass das ziemlich wahr ist. Und jetzt testet Maine es mit dem ersten Gezeitengenerator, der online geht und tatsächlich Dinge antreibt.

Fast jeder Staat mit einer Küste hat versucht, die Energie von Wasserwellen einzufangen , aber die Bay of Fundy (warum klingt das komisch, wenn man es laut sagt?) macht es mit dem Maine Tidal Energy Project zur Realität.

Die erste Turbine wird ein Jahr lang allein betrieben und erzeugt 150 Kilowatt für das Netz, während Wasser mit etwa 7 Meilen pro Stunde (11,3 Kilometer pro Stunde) durch die Turbine fließt. Sobald alle Käfer aus der ersten Turbine entfernt sind, werden etwa 20 weitere in See stechen und etwa 3 Megawatt Leistung liefern, wenn sie alle zusammengehakt sind. Das reicht aus, um 1.200 Haushalte mit Strom zu versorgen. Nicht viel, aber es ist ein Anfang.

Es gibt Menschen, oft in Hanfhosen und veganen Schuhen, die aus dem Stromnetz aussteigen und im Einklang mit der Natur auf dem Land leben wollen. Oder vielleicht wollen sie es dem Mann anhängen. Oder vielleicht sind sie in einem Hochsicherheitsgefängnis.

Das Gefängnis Santa Rita in Alameda, Kalifornien (es liegt in der Nähe von San Francisco, keine Überraschung) verwendet eine Reihe von Brennstoffzellen , Sonnenkollektoren , Windturbinen und Dieselgeneratoren, um sein eigenes Mikronetz mit Strom zu versorgen. Der gesamte Strom des Gefängnisses wird vor Ort erzeugt, was bedeutet, dass es nicht an ein zentrales Kraftwerk angeschlossen oder überhaupt an das Stromnetz angeschlossen sein muss. Als ein Sturm in Alameda den Strom ausschaltet, ist der Strom im Gefängnis immer noch eingeschaltet. Das ist eine Erleichterung, oder?

Neben der Sicherheit liefert das Microgrid saubereren Strom für weniger Geld. Das Gefängnis spart tatsächlich 100.000 US-Dollar pro Jahr und verkauft einen Teil seines überschüssigen Stroms zurück an das Netz. Und da die Sonnenkollektoren und Windkraftanlagen an Batterien und Dieselgeneratoren angeschlossen sind, verursachen die unbeständige Natur von Sonne und Wind keine Leistungseinbrüche. Sie haben Verstärkung.

Fracking (oder Hydraulic Fracturing, für diejenigen unter Ihnen, die nicht einmal so klingen möchten, als würden Sie vielleicht ein bisschen fluchen) für Erdgas ist eine umstrittene Praxis. Auf der positiven Seite verschafft es uns Zugang zu mehr Erdgas in unserem eigenen Land, was es billiger macht. Auf der anderen Seite sind riesige Mengen Wasser erforderlich, um das Gas aus dem Boden zu bekommen, und es sind viele Chemikalien beteiligt, die am Ende gespeichert werden ... oder auch nicht.

Aber warte! Ein Unternehmen namens Ecosphere hat eine Lösung, die etwas von der Fracking-Bösartigkeit abmildert. Es hat eine Möglichkeit entwickelt, Ozon zu verwenden, um einige der Fracking-Chemikalien zu ersetzen. Der Prozess beinhaltet die Bildung freier Radikale im gebrauchten Fracking-Wasser, die zur Desinfektion beitragen. Dann wird ein elektrischer Strom durch das Wasser geleitet, wodurch alle Salze im Wasser auf den Boden tropfen, wo sie entfernt werden können.

Sobald das Wasser desinfiziert und entsalzt ist, kann es wieder im Fracking verwendet werden. Da ein Brunnen bis zu 4 Millionen Gallonen Wasser verbrauchen kann, ist jede Wiederverwendung, die aus diesem Wasser herausgepresst werden kann, wie unvollkommen das Fracking auch sein mag, immer noch eine Fracking-Verbesserung.

Quick! Think of solar power! The image you probably came up in your mind is a roof covered in shiny black panels. Right? Those are photovoltaic cells . They make power when the sun shines. When it's cloudy or the sun is inconveniently on the other side of the planet, though, they don't.

Geben Sie konzentrierte Solarenergie oder CSP ein – wenn Sie bei alternativen Energien ganz cool klingen wollen. Diese Dinger konzentrieren die Energie der Sonne wie ein ausgeklügeltes Vergrößerungsglas, das über einer armen, wehrlosen Ameise auf dem Bürgersteig schwebt. Aber anstatt unschuldige Ameisen zu verbrennen, ist die Energie so intensiv, dass sie heiß genug wird, um eine Flüssigkeit, oft geschmolzene Salze, auf etwa 1.000 Grad Fahrenheit (537,8 Grad Celsius) zu erhitzen. Diese Flüssigkeit kann mit Energie gespeichert werden, bis sie gebraucht wird. Dann kann es eine Turbine oder einen Motor antreiben, um Strom zu erzeugen .

Das klingt schon schick, und das ist es auch, aber es wird noch schicker. Und heißer. Wenn es nach den Forschern geht, wird die Energie der Sonne die Flüssigkeit, die so etwas wie geschmolzenes Glas sein wird (was super cool klingt), auf über 2.000 Grad Fahrenheit (1.093,3 Grad Celsius) erhitzen. Dies wird theoretisch viel effizienter und viel billiger sein als die bereits verwendeten CSP-Systeme. Und geschmolzenes Glas!

Gibt es etwas, was Bakterien nicht können? Es scheint, als würden sie jedes Mal, wenn wir uns umdrehen, Epidemien verursachen und Gutes in unseren Eingeweiden tun und Quantengleichungen lösen. Sicher, vielleicht machen sie keine höhere Mathematik, aber sie furzen Methan. Und das gefällt uns. Wirklich.

Diese kleinen Kerlchen, die mit ihren Wissenschaftlerfreunden in Stanford und Penn State leben, werden Methanogene genannt. Es klingt nur so, als sollten sie einen Cameo-Auftritt bei „Breaking Bad“ haben. Sie stellen keine Drogen her. Wenn Sie sich freilaufende Methanogene in freier Wildbahn vorstellen können, würden sie Kohlendioxid aus der Luft und Elektronen aus Wasserstoffgas fressen und (das Wort der Wissenschaftler; wir wissen, dass sie Furz meinen) reines Methan ausscheiden.

Die Wissenschaftler haben herausgefunden, dass, wenn den Methanogenen ein Strom von Elektronen aus emissionsfreien Energiequellen wie Solarzellen und Windparks zugeführt wird, um mit ihrem Hauptgericht CO2 zu gehen, die resultierenden Methanfurze in Treibstoff für Flugzeuge umgewandelt werden können , Schiffe und Autos.

Falls Sie von der feuerspeienden CSP nicht beeindruckt waren, die eines Tages geschmolzenes Glas als Speicherflüssigkeit verwenden wird (immer noch kalt), wie wäre es mit einer luftatmenden Batterie ?

Die Sache mit Solar ist, dass, wenn die Sonne mit voller Kraft scheint, Solarkraftwerke wie Gangbuster laufen. Sie können so viel Energie abgeben, dass das Netz nicht einmal weiß, was es damit anfangen soll. Dann kommt eine große Wolke vorbei und das Spiel ist vorbei. Jeder sucht also nach einer Möglichkeit, die in den guten Zeiten geschaffene Energie festzuhalten, um sie in den dunklen Zeiten freizusetzen. Buchstäblich dunkle Zeiten, nicht metaphorisch.

Jetzt gibt es also eine Eisen-Luft-Batterie, die den Rostprozess nutzen kann, um Energie zu speichern. Nein, Sie dürfen Ihren beschissenen alten Pontiac Grand Am nicht zur örtlichen Solaranlage bringen und ihn als Gefallen auf ihrem Rasen vor dem Haus parken. Eisen-Luft-Batterien gibt es schon seit Jahrzehnten, aber sie waren wahnsinnig ineffizient. Durch Hinzufügen eines kleinen Bismuts (der rosafarbene Teil von Pepto-Bismol) sind diese neuen Eisen-Luft-Batterien jedoch zehnmal effizienter. Und billiger. Und sicherer. Und umweltfreundlicher.

Diesel hat lange Zeit einen schlechten Ruf. Und es hat es verdient. Es war stinkend und dreckig und wurde von giftigen schwarzen Wolken aus den Auspuffrohren hässlicher kleiner Autos geschleudert. Sicher, es hat mehr Meilen auf die Gallone gebracht als Benzin , aber ist es das wert, wenn man die Verschmutzung sehen und riechen kann?

Im Laufe der Jahre haben Ingenieure und Chemiker daran gearbeitet, den Ruf von Diesel zu verbessern, und die neuesten sauberen Dieselmotoren sind eine enorme Verbesserung gegenüber dem alten Zeug. Aber Wissenschaftler der University of Texas in Dallas glauben, dass sie einen Weg gefunden haben, die Umweltverschmutzung und die Kosten für die Reinigung von Diesel zu reduzieren.

Da Dieselkraftstoff derzeit Platin verwendet – das ist richtig, der Stoff, aus dem die Träume von Hip-Hop-Stars gemacht sind – um die Umweltverschmutzung zu reduzieren, würde die Verwendung von fast allem anderen ihn billiger machen. Das neue Material ist ein von Menschenhand geschaffenes Material namens Mullit. Es ist nicht nur billiger, wie Sie es von einem Oxid namens Mullit erwarten würden, sondern reduziert auch die Umweltverschmutzung durch Dieselkraftstoff um 45 Prozent.

Anmerkung des Autors: 10 aufstrebende Technologien in der Energiewirtschaft

Fast jedes Mal, wenn ich einen Artikel für schreibe, lerne ich etwas Neues und gebe das Gelernte an Sie weiter. Das versteht sich wirklich von selbst.

Aber ich liebe Wissenschaft. Ich liebe Rover auf dem Mars und Mäuse mit Ohren auf dem Rücken. Ich liebe furzende Mikroben und geschmolzenes Glas. Einen Artikel wie diesen zu schreiben bedeutet, dass ich einen Haufen wissenschaftlicher Artikel lesen (müssen) und die Intertubes nach coolen neuen Sachen durchsuchen muss, über die genau in dieser Minute berichtet wird.

Ich nutzte diese Gelegenheit, um mich für den RSS-Feed oder Newsletter jeder meiner Quellen anzumelden und mir eine Kopie eines 300-seitigen Regierungsberichts zum Thema Energie als PDF zusenden zu lassen. Ich konnte es nicht einmal als Quelle für diesen Artikel verwenden! Gäh! Vielleicht nächstes Mal...

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Quellen