10 Tecnologie emergenti nel settore energetico

L'industria energetica è un mondo vasto e magico. Coinvolge combustibili della vecchia scuola come carbone e diesel e fonti di nuova scuola come l'energia solare ed eolica . Fonti di energia come il gas naturale sono a cavallo della linea, come Madonna. È in circolazione da sempre e pensiamo di sapere tutto su di esso, ma poi si reinventa e siamo ancora una volta incuriositi. Gas naturale, sostanza astuta, tu.

Ma le tecnologie della vecchia scuola non lo taglieranno più, dal punto di vista dei costi o dell'ambiente. E le tecnologie della nuova scuola non sono ancora pronte per alimentare tutto, dai nostri smartphone alle nostre auto.

È qui che entrano in gioco queste 10 idee. Questa lista ha tutto: microbi scoreggianti, ossidi che riducono l'inquinamento che suonano come acconciature terribili e persino vetro fuso come mezzo di stoccaggio del carburante. Vetro fuso! Quanto è bello, vero? (Per niente bello. Aspetta solo di leggere quanto può diventare calda questa roba.)

Quindi le cose vecchie si rinnovano e le nuove cose si preparano per la prima serata. E tutto o è già qui, o sta arrivando, a breve.

1. Ripulire il carbone
2. Metti l'energia in un'auto elettrica
3. Ottimizza la turbina
4. Sfruttare il movimento dell'oceano
5. Ottieni la tua griglia
6. Pulisci l'acqua di frattura
7. Prendere il sole
8. Bug Fart Power!
9. Batteria a respirazione d'aria
10. Disinquinamento Diesel
11. Nota dell'autore

Conosciamo il carbone . È nero, cattivo e fuligginoso e fa evolvere le falene britanniche dal bianco al nero per nascondersi dai predatori. È in circolazione da sempre e alimenta le centrali elettriche da più o meno da quando ci sono centrali elettriche da alimentare.

Il fatto è che il carbone è economico, facile da trovare e abbiamo imparato a estrarlo. È anche il carburante di riferimento per i paesi emergenti che forse sono meno alla moda rispetto all'intera faccenda dell'inquinamento e del cambiamento climatico.

Il lato positivo di questa nuvola nera potrebbe essere FutureGen 2.0. È un'app? Un sito web realizzato nel 2002? Un riempimento a basso budget, a tarda notte, di fasce orarie su SyFy? No. È una centrale elettrica a emissioni quasi zero in costruzione nell'Illinois. Più del 90 percento delle sue emissioni di carbonio verrà catturato e immagazzinato ( la cattura e lo stoccaggio del carbonio, o CCS, è una cosa importante per i nerd dell'energia). Il processo, noto come ossicombustione, brucia il carbone con ossigeno e anidride carbonica anziché con la normale aria vecchia. Questo processo elimina anche le emissioni di mercurio, zolfo e ossido di azoto.

Sei intelligente, forse anche un po' sfigato. Stai al passo con la tecnologia più recente; forse anche considerarti uno dei primi ad adottare. Sei venduto su auto elettriche e forse ne hai già una. Quelle piccole gomme, quei corpi rotondi, quegli approcci silenziosi che ti permettono di sgattaiolare in giro per la città.

Tua madre, però, non è nessuna di queste cose. Usa il browser fornito con il suo computer, per il bene di Turing. Un'auto elettrica è al di là di lei. Si bloccherà. Non sarebbe in grado di visitare tua sorella nel prossimo stato. E se volesse partire per un pomeriggio in spiaggia con i suoi amici dalla chiesa? E se non l'avesse mai fatto prima.

I sogni di tua madre possono diventare realtà senza emettere una singola molecola di anidride carbonica, grazie alla batteria Envia System più densa di energia di sempre. È una batteria agli ioni di litio che racchiude il doppio dell'energia per grammo rispetto alle batterie delle automobili di oggi. Per ottenere tutta la tecnologia per i fanatici, la batteria utilizza un anodo in silicio avvolto in piccole giacche di grafite per aumentare le prestazioni senza causare la fusione della batteria dopo un ciclo di carica, che è ciò che di solito accade con il silicio nelle batterie.

Hanno anche reso la batteria più fresca (non più che prende fuoco, come nei MacBook intorno al 2007) e più economica, e si adatteranno agli slot che le case automobilistiche stanno già costruendo per l'attuale raccolto di batterie. Non che tua madre ti creda.

Alcune persone guardano un campo di turbine eoliche bianche che roteano e vedono un futuro più pulito e luminoso. Uccelli con fiori di campo tenuti nei loro becchi graziosi cinguettano intorno alle loro teste come Cenerentola che si fa cucire il vestito. Le scintille sono facoltative, ma consigliate.

Alcune persone guardano quelle turbine e vedono le lame vorticose della morte. Scusate, uccellini.

Entra nel Saphonian, che non è il cattivo in un nuovo film di Star Trek, anche se dovrebbe esserlo. È una turbina eolica senza pale. Sembra un po' una parabola satellitare su un gambo piuttosto che un mulino a vento disegnato da Ikea. Oltre a non uccidere gli amici di Cenerentola, il Saphonian è più facile per le orecchie degli umani e degli animali e converte l'energia eolica in energia in modo più efficiente. È una vittoria per tutti. O un vento-vento, se ti piacciono i giochi di parole.

Sai cosa si dice: non è la dimensione dell'onda, è il movimento dell'oceano . Si scopre che è praticamente vero. E ora il Maine lo sta mettendo alla prova con il primo generatore di marea per andare online e alimentare effettivamente le cose.

Quasi tutti gli stati con una costa si sono dilettati nel catturare l'energia delle onde dell'acqua , ma la Baia di Fundy (perché suona divertente quando lo dici ad alta voce?) lo sta trasformando in realtà con il Maine Tidal Energy Project.

La prima turbina funzionerà da sola per un anno, generando 150 kilowatt per la rete mentre l'acqua scorre attraverso la turbina a circa 7 miglia orarie (11,3 chilometri orari). Una volta che tutti i bug saranno stati eliminati dalla prima turbina, circa altri 20 salperanno e forniranno circa 3 megawatt di potenza quando saranno tutti agganciati insieme. È abbastanza per alimentare 1.200 case. Non molto, ma è un inizio.

Ci sono alcune persone, spesso in pantaloni di canapa e scarpe vegan, che vogliono uscire dalla griglia e vivere la terra in armonia con la natura. O forse vogliono attaccarlo all'uomo. O forse sono in un carcere di massima sicurezza.

La prigione di Santa Rita ad Alameda, in California (è vicino a San Francisco, nessuna sorpresa) utilizza una serie di celle a combustibile , pannelli solari , turbine eoliche e generatori diesel per alimentare la propria microrete. Tutta l'energia della prigione viene generata in loco, il che significa che non deve essere collegata a una centrale elettrica centrale o essere collegata alla rete. Quando una tempesta interrompe l'elettricità ad Alameda, l'elettricità nella prigione è ancora accesa. È un sollievo, eh?

Oltre alla sicurezza, la microgrid fornisce energia più pulita a un prezzo inferiore. La prigione in realtà risparmia $ 100.000 all'anno e vende parte della sua energia in eccesso alla rete. E poiché i pannelli solari e le turbine eoliche sono collegati a batterie e generatori diesel, la natura volubile del sole e del vento non causa cali di potenza. Hanno il backup.

Il fracking (o fratturazione idraulica, per quelli di voi a cui non piace nemmeno dare l'impressione di imprecare un po') per il gas naturale è una pratica controversa. Al rialzo, ci dà accesso a più gas naturale nel nostro stesso paese, il che lo rende più economico. Il lato negativo è che sono necessarie enormi quantità di acqua per far uscire il gas dal terreno e ci sono molte sostanze chimiche coinvolte che finiscono per essere immagazzinate... o meno.

Ma aspetta! Una società chiamata Ecosphere ha una soluzione che allevia alcune delle cattiverie da frattura. Ha sviluppato un modo per utilizzare l'ozono per sostituire alcune delle sostanze chimiche di fracking. Il processo prevede la creazione di radicali liberi nell'acqua di fracking utilizzata, che aiutano a disinfettarla. Quindi viene fatta scorrere una corrente elettrica attraverso l'acqua, che fa cadere eventuali sali nell'acqua sul fondo dove possono essere rimossi.

Una volta che l'acqua è stata disinfettata e dissalata, può essere riutilizzata nel pozzo del fracking. Dal momento che un pozzo può utilizzare fino a 4 milioni di galloni d'acqua, qualsiasi riutilizzo che può essere spremuto fuori da quell'acqua, per quanto imperfetto, è comunque un notevole miglioramento.

Presto! Pensa all'energia solare! L'immagine che probabilmente ti è venuta in mente è un tetto ricoperto di pannelli neri lucidi. Giusto? Quelle sono celle fotovoltaiche . Fanno energia quando splende il sole. Quando è nuvoloso o il sole è scomodamente dall'altra parte del pianeta, però, non lo fanno.

Inserisci l'energia solare a concentrazione, o CSP, se vuoi suonare alla moda sull'energia alternativa. Queste cose concentrano l'energia del sole come una sofisticata lente d'ingrandimento in bilico su una povera formica indifesa sul marciapiede. Ma invece di bruciare formiche innocenti, l'energia è così intensa che diventa abbastanza calda da riscaldare un fluido, spesso sali fusi, fino a una temperatura di circa 1.000 gradi Fahrenheit (537,8 gradi Celsius). Questo fluido può essere immagazzinato, con energia al suo interno, fino a quando non è necessario. Quindi può alimentare una turbina o un motore per creare elettricità .

Sembra già di fantasia, e lo è, ma diventerà più elaborato. E più caldo. Se i ricercatori hanno la loro strada, l'energia del sole riscalderà il fluido, che sarà qualcosa di simile al vetro fuso (che suona super cool), a oltre 2.000 gradi Fahrenheit (1.093,3 gradi Celsius). Questo, in teoria, sarà molto più efficiente e molto più economico dei sistemi CSP già in uso. E VETRO FUSO!

C'è qualcosa che i batteri non possono fare? Sembra che ogni volta che ci voltiamo, stanno causando epidemie e facendo del bene alle nostre viscere e risolvendo equazioni quantistiche. Certo, forse non fanno matematica superiore, ma scoreggiano il metano. E questo ci piace. Veramente.

Questi ragazzini, che vivono a Stanford e Penn State con i loro amici scienziati, sono chiamati metanogeni. Sembra solo che dovrebbero avere un cameo in "Breaking Bad". Non producono droghe. In natura, se riesci a immaginare i metanogeni ruspanti, mangerebbero anidride carbonica dall'aria ed elettroni dall'idrogeno gassoso ed espellerebbero (la parola degli scienziati; sappiamo che significano scoreggia) metano puro.

Gli scienziati hanno scoperto che se i metanogeni vengono alimentati con un flusso di elettroni da fonti di alimentazione prive di emissioni, come celle solari e parchi eolici, per accompagnare il loro piatto principale di CO2, le scoregge di metano che ne risultano possono essere trasformate in carburante per gli aeroplani , navi e automobili.

Nel caso in cui non fossi rimasto colpito dal CSP sputafuoco, che un giorno utilizzerà il vetro fuso come fluido di accumulo (ancora freddo), che ne dici di una batteria respiratoria ?

La cosa con il solare è che quando il sole splende a tutto volume, le centrali solari vanno come un gangster. Possono emettere così tanta energia che la rete non sa nemmeno cosa farne. Poi arriva una grande nuvola e il gioco è finito. Quindi tutti cercano un modo per trattenere l'energia creata nei bei tempi per liberarla durante i periodi bui. Tempi bui letterali, non metaforici.

Quindi ora c'è una batteria ferro-aria che può utilizzare il processo di ruggine per immagazzinare energia. No, non puoi portare la tua vecchia e schifosa Pontiac Grand Am all'impianto solare locale e parcheggiarla nel loro prato davanti come favore. Le batterie ferro-aria esistono da decenni, ma erano pazzamente inefficienti. Tuttavia, aggiungendo un pizzico di bismuto (la parte rosa del Pepto-Bismol), queste nuove batterie ferro-aria sono dieci volte più efficienti. E più economico. E più sicuro. E rispettoso dell'ambiente.

Per molto tempo, il diesel ha avuto una pessima reputazione. E se lo è meritato. Era puzzolente e sudicio, e mandava nocive nuvole nere dai tubi di scappamento di piccole macchinine sgradevoli. Certo, ha più miglia per gallone rispetto alla benzina , ma ne vale la pena quando puoi vedere e annusare l'inquinamento?

Nel corso degli anni, ingegneri e chimici hanno lavorato per ripulire la reputazione del diesel e le ultime novità in fatto di diesel puliti sono un enorme miglioramento rispetto alle vecchie cose. Ma gli scienziati dell'Università del Texas a Dallas pensano di aver trovato un modo per ridurre l'inquinamento e il costo della pulizia del diesel.

Dal momento che il carburante diesel attualmente utilizza platino - è vero, la materia di cui sono fatti i sogni delle star dell'hip-hop - per ridurre l'inquinamento, l'uso di qualsiasi altra cosa lo renderebbe più economico. Il nuovo materiale è un materiale artificiale chiamato mullite. Non solo è più economico, come ci si aspetterebbe da un ossido chiamato mullite, ma riduce del 45% l'inquinamento da carburante diesel.

Nota dell'autore: 10 tecnologie emergenti nel settore energetico

Quasi ogni volta che scrivo un articolo per , imparo qualcosa di nuovo e ti trasmetto l'apprendimento. Questo è davvero scontato.

Ma amo la scienza. Adoro i rover su Marte e i topi con le orecchie sulla schiena. Amo i microbi scoreggianti e il vetro fuso. Scrivere un articolo come questo significa che devo (arrivare a) leggere un sacco di articoli scientifici e cercare negli intertubes nuove cose interessanti che vengono riportate proprio in questo momento.

Ho colto l'occasione per iscrivermi al feed RSS o alla newsletter di ciascuna delle mie fonti e per ricevere una copia di un rapporto del governo di 300 pagine sull'energia che mi è stato inviato in formato PDF. Non sono nemmeno riuscito a usarlo come fonte per questo articolo! Gah! Forse la prossima volta...

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Fonti