10 Dạng Năng lượng Thay thế Kỳ lạ

Tại Đại học Công nghệ Delft ở Hà Lan, các nhà nghiên cứu đang nghiên cứu một cuốn tiểu thuyết, mặc dù có phần khó chịu, thay thế cho nhiên liệu hóa thạch. Họ đã phát triển một nhà vệ sinh hiện đại để sử dụng ở các nước đang phát triển sử dụng vi sóng để biến đổi hóa học chất thải của con người thành khí tổng hợp , hỗn hợp carbon monoxide và hydro. Khí tổng hợp này sau đó có thể được sử dụng trong các ngăn xếp pin nhiên liệu để tạo ra điện . Theo giả thuyết, một nhà vệ sinh có thể tạo ra đủ nước trái cây để cung cấp năng lượng cho một số hộ gia đình trong làng, giải phóng họ khỏi sự phụ thuộc vào than hoặc dầu [nguồn: FastCoexist.com ].

Thoạt nhìn, kế hoạch biến poop thành sức mạnh của Delft có vẻ hơi khó hiểu. Nhưng thời điểm quyết liệt đòi hỏi các biện pháp quyết liệt, và nhiều người phân loại tình trạng môi trường của chúng ta là quyết liệt. Chúng ta đang sống trên một hành tinh có nguồn tài nguyên hữu hạn - một số trong số đó rất quan trọng đối với sự tồn tại của chúng ta và một số khác gây hại cho môi trường mỗi khi chúng ta sử dụng chúng.

Thay vì chờ đợi các giếng dầu cạn kiệt và các thành phố ven biển biến mất dưới mực nước biển dâng , nhiều người đang hướng tới các nguồn năng lượng thay thế sạch hơn. Một số nguồn năng lượng như năng lượng mặt trời, xe điện hybrid và các thiết bị nhỏ chạy bằng tay đã bắt đầu được chú ý. Tuy nhiên, những loại khác, như máy nước nóng chạy bằng nhiên liệu phân, có thể mất một chút thời gian để làm quen.

Dưới đây là 10 ý tưởng thú vị hơn cho việc tìm kiếm năng lượng thay thế. Một số trong số chúng đã có sẵn; những người khác cần thêm một vài lần chạy thử trước khi tung ra thị trường. Dù bằng cách nào, nếu bạn đang đọc nội dung này trong Giờ Trái đất tự áp đặt, hãy thủ công đèn pin của bạn và chuẩn bị để ngạc nhiên - hoặc thậm chí là thích thú.

1. Sức mạnh cơ bắp
2. Văn bản 1-800-Áp điện
3. Không khí nóng làm nhiên liệu
4. Thu khí thải mêtan từ bò
5. Làm đầy 'Er Up với sự bài tiết của vi sinh vật
6. Trang trại gió nổi ở giữa đại dương
7. Những con diều gắn liền với những con tàu viễn dương
8. Lò phản ứng hạt nhân siêu nhỏ
9. Tái chế vỏ cà phê thành dầu diesel sinh học
10. Gương quỹ đạo để truyền năng lượng mặt trời

Khi bạn ở phòng tập thể dục, tâm trí của bạn có bao giờ trôi đi để suy nghĩ về những nguy cơ của hành tinh này không? Bạn có cảm thấy một chút hối hận khi đôi chân của bạn đập mạnh vào chiếc máy điện chẳng đi đến đâu, trong khi chiếc máy lạnh lạnh như băng phả xuống cổ bạn? OK - rất có thể, bạn đang nghĩ nhiều hơn về lượng calo mà bạn đang đốt cháy. Nhưng nếu bạn là một trong những vận động viên có ý thức về môi trường hơn, bạn có thể sớm để những lo lắng đó tan biến theo cân nặng.

Một số phòng tập thể dục sáng tạo đang mọc lên để chuyển đổi năng lượng của con người thành điện năng có thể sử dụng được . Một trong số đó, ở Hong Kong, có những chiếc máy tập thể dục nhìn từ bên ngoài hoàn toàn bình thường, nhưng bên trong lại có máy phát điện tạo ra năng lượng từ vận động. Vì vậy, trong khi bạn đang bận rộn đổ mồ hôi, nỗ lực của bạn đang tạo ra điện để cung cấp năng lượng cho bảng điều khiển tập thể dục và bổ sung nước điện cần thiết để giữ cho đèn chiếu sáng trên đầu. Chủ sở hữu của phòng tập thể dục cho rằng trung bình một người có thể tạo ra khoảng 50 watt điện mỗi giờ trên máy móc [nguồn: Blume ]. Vì vậy, trừ khi bạn thích chạy trong bóng tối, tốt hơn hết bạn nên di chuyển.

Máy tạo bàn đạp như giá đỡ xe đạp Pedal-A-Watt hoạt động trên một khái niệm tương tự nhưng mạnh mẽ hơn. Một người trong tình trạng tốt nhất có thể tạo ra 500 watt điện, trong khi một người trong tình trạng khoai tây đi văng có thể tạo ra khoảng 150 watt. Mặc dù điều đó có vẻ không nhiều, nhưng điều đó đủ để cung cấp năng lượng cho hai máy tính xách tay, hai bóng đèn huỳnh quang và một điện thoại di động - miễn là bạn duy trì hoạt động đạp đó [nguồn: Treehugger ].

Giá đỡ xe đạp Pedal-A-Watt, hoạt động bằng cách cung cấp năng lượng cho máy phát điện với chuyển động của bánh sau của xe đạp, đi kèm với PowerPak tùy chọn để lưu trữ năng lượng bạn tạo ra để sử dụng sau này. PowerPak có một ổ cắm để bạn có thể cắm và cấp nguồn cho bất kỳ thiết bị nào chạy bằng điện dưới 400 watt. Đối với hệ quy chiếu, một chiếc tivi lớn sử dụng khoảng 200 watt, một dàn âm thanh nổi 20 watt, một máy tính để bàn 75 watt và một tủ lạnh 700 watt [nguồn: Convergence Tech, Inc. ].

Ở bất cứ nơi nào bạn nhìn, mọi người cúi đầu xuống, mạnh mẽ nhắn tin đi như thể cuộc sống của họ phụ thuộc vào nó. Người Mỹ đã gửi một con số khổng lồ 12,5 tỷ tin nhắn văn bản chỉ trong một tháng trong năm 2006 và người dùng điện thoại di động ở Vương quốc Anh gửi đi một tỷ mỗi tuần [nguồn: CTIA , text.it ]. Hãy thừa nhận điều đó - đôi khi nỗi ám ảnh về tin nhắn văn bản có thể gây khó chịu, nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu mỗi lần chạm ngón tay đó có thể tạo ra năng lượng?

Đó chỉ là ý tưởng đằng sau Push to Charge, một trong những mục sáng tạo trong Cuộc thi Thiết kế Tiện ích Xanh hơn năm 2008. Khái niệm này dựa trên áp điện, là một cách mô tả lạ mắt về cách một số kim loại tạo ra điện khi bị va đập. (Bật lửa điện sử dụng tinh thể áp điện.)

The Push-to-Charge cell phone would feature plastic buttons sitting atop a layer of hard metal. The bottommost layer would be made out of piezoelectric crystals, so that each time you pressed a button, the hard metal directly underneath it would hit the underlying crystal like a hammer, creating a small amount of voltage. Small wires located between the layers would convey the charge to a battery for storage.

The electricity generated by hitting just one button would be miniscule -- an estimated 0.5 watts, according to the inventor. But when you add up all the buttons required to send a single text message and multiply that by the number of text messages sent each day, that's quite a lot of wattage [source: Parker].

The same technology could be used in any other product that features buttons, including computer keyboards and video games. If all the writers had their computers hooked up to such a device, the office probably wouldn't need to pay any power bills. You have to admit that generating electricity simply by typing on a keyboard or keeping in touch with your friends is a pretty bright idea.

Anyone who lives in an attic apartment will tell you: Heat rises. But Australian entrepreneur Roger Davey has proposed using this simple fact of physics to create vast amounts of clean energy without burning any carbon fuels.

Davey's company, EnviroMission, wants to build a massive, 2,600-foot-tall (792.5-meter-tall) structure called a solar updraft tower in the Arizona desert [source: Almasy]. Instead of relying on solar panels to convert the sun 's energy to electricity , the solar updraft tower would use a large, translucent sloping canopy, about as wide as a football field, to trap the sun's heat like a greenhouse. The hot air in the tent would reach a scorching 194 degrees Fahrenheit (90 degrees Celsius) and would flow into and up through the tower. As it rose, it would turn 32 turbines, spinning them fast enough to power generators and produce 200 megawatts of electricity per day, enough to provide power to 100,000 households [source: Almasy].

The concept has been demonstrated already on a smaller, experimental scale. In the early 1980s, a German construction company, Schlaich, Bergermann and Partner, built an iron tower capable of generating 50 kilowatts of energy on the Spanish plains, and operated it successfully seven years until its support cables broke during a storm. EnviroMission's improved $750 million design calls for the tower to be built from sturdier, more resilient steel and cement, which wouldn't need to depend on support cables, and company officials say it would last for 80 years, far longer than the average life of most conventional solar-generating facilities. According to EnviroMission, which already has worked a deal to resell its electricity to a southern California utility company, the small amount of carbon pollution created by the manufacture and shipment of the cement and other materials needed to build the tower would be offset after two-and-a-half years of power generation. A similar project also is being developed by a company in China [source: Almasy].

Cows may look pretty benign as they languidly chew on grass in farm fields, but some environmentalists warn that the animals' farting, belching and pooping is a major contributor to climate change. A 2006 United Nations report estimated that cows, along with other livestock like sheep and goats, contribute about 18 percent of the greenhouse gases that are warming the planet -- more than cars, planes and all other forms of transportation put together [source: Lean]. That's largely true because bovine emissions are rich in methane, a gas that's 21 times more efficient than carbon dioxide at trapping heat in the atmosphere [source: Los Angeles Times].

But cow fanciers should fear not, because scientists are busy finding ways to turn this smelly problem into a solution. They've already developed a method for extracting methane from cow excrement and converting it to a biogas fuel that's of sufficient quality to be fed into a standard natural gas pipeline. In Kern County, Calif., a company called BioEnergy Solutions uses that method to produce 650,000 cubic feet (18,406 cubic meters) of biogas from manure, enough to power 200,000 households [source: Levinson].

Harnessing cow farts as a fuel source might be tricky, but it isn't inconceivable, either. In Argentina -- a major beef producing nation where the collective herd of 55 million cattle outnumbers the human population -- researchers have developed a special bovine backpack that captures a cow's emissions via a tube attached to the cow's stomach, and discovered that the animals produce between 800 and 1,000 liters of gas each day [source: Zyga].

If you're like most people, then the word "E. coli" makes you nervous.

But believe it or not, this tiny organism commonly associated with stomach cramps and vomiting could actually alleviate some of our energy woes ... by excreting crude oil . It may sound crazy, but some rather inventive geneticists at a company called LS9, Inc., have been tinkering with the DNA of industrial yeast and harmless strains of E.coli, so these organisms can convert agricultural waste into fuel that's practically pump-ready.

Since crude oil is molecularly similar to the fatty acids that these tiny single-celled organisms normally excrete, the alteration isn't as "out there" as you might think. LS9 has already streamlined the gene-altering process from one that took several months and cost hundreds of thousands of dollars to one that takes just a few weeks and just $20,000 [source: Ayres]. That's not too bad when you compare these microorganisms to oil drilling, which can actually take years to get going and cost just as much (and more if you weigh in the environmental costs as well).

These inventors envision their microorganism excrement -- "Oil 2.0" -- as being both renewable and carbon negative. That means because of the raw materials it uses, the process will take even more carbon out of the atmosphere than what it puts back in. And these organisms wouldn't rely on any single agricultural waste, thereby eliminating the controversy over using specific food crops for fuel . Instead, the process would rely on whatever is abundant in the local environment.

As of June 2008, LS9 could produce the equivalent of one barrel of oil per week with a 1,000-liter machine that takes up 40 square feet (3.7 square meters) of space [source: Ayres]. So even though, as the project stands now, you'd need a building the size of Chicago to fuel the oil needs of the United States, you may want to reconsider your attitude about yeast and E. coli.

There's been plenty of talk of developing offshore wind farms to supply electricity , but as the chronically-delayed effort to build the CapeWind project in Nantucket Sound demonstrates, it's not that easy to convince people in coastal areas that wind turbines won't mar the natural beauty of their surroundings or damage delicate marine ecosystems [source: Lindsay]. That's why the ultimate solution may be to put wind farms hundreds of miles from coastlines, conveniently out of view, and to have them float on the surface of the water, tethered rather than attached to a structure to the ocean floor.

In addition to being less obtrusive, floating wind turbines have a much greater potential to generate power. They can capture the energy of winds in the open ocean, which can reach speeds at least twice as fast as winds near land [source: Economist]. Some reports suggest that wind farms could provide up to 15 percent of the world's future energy needs [source: Jacquot].

In late 2011, the first such offshore floating wind farm, a $30 million prototype called WindFloat, was put in place 217 miles (349 kilometers) off the coast of Portugal [source: Scientific American]. It uses a 2-megawatt turbine manufactured by a Danish company, Vestas, which is bolted onto a triangular floating platform made by Seattle-based Principle Power. The platform is moored with four lines, two of which are connected to the column stabilizing the turbine, which helps to reduce excess motion. As the wind shifts direction and places loads on the turbine and foundation, pumps will shift ballast water between chambers in the platform, enabling the installation to cope with more powerful offshore weather. As Antonio Vidigal, CEO of EDP Inovacao, one of the partners in the project, told Scientific American: "The deep ocean is the next big energy frontier" [source: Scientific American].

Here's another alternative energy scheme that would be deployed in the middle of the ocean. While most of us landlubbers think of global warming as a problem caused by coal power plants and automobile exhaust, cargo ships plying the seas spew about 2.7 percent of the world's manmade greenhouse-gas emissions, according to the International Maritime Organization. That works out to about 870 million tons of climate-altering pollution [source: IMO].

Any technology that could help ships to reach their destinations without burning as much fuel would be a big plus. That's why in recent years some visionaries have been trying to revive wind power , a method of ship propulsion that saw its heyday in the mid-1800s, as a way to augment large cargo ships' carbon-burning engines. In the mid-2000s, one company proposed outfitting freighters with gigantic, 13,000-square-foot (1,207-square-meter) kites, which would fly a thousand or so feet (300 meters) above the ship and help pull it along [source: McSweeney]. By one estimate, such a device could reduce a ship's consumption of diesel fuel by as much as 25 percent, which not only would significantly reduce its carbon output into the atmosphere, but possibly save in excess of $1 million in fuel costs for the biggest ships annually [source: McSweeney].

In 2008, 10,000-ton container ship MS Beluga Skysails became the first to use auxiliary kite power, attaching a 160-square-meter (1,722-square-foot) kite 300 meters (984.2 feet) above its bow on a voyage from a German port to Venezuela. The ship managed to cut its diesel fuel expenditures by 10 to 15 percent, and saved between $1,000 and $1,500 per day in the course of the two-week trip. The Beluga Group, the ship's parent company, hopes to eventually use kites to slash its fuel bills by 20 percent [source: Huck].

Why not sails?

If you're wondering why a traditional sailboat couldn't do the same job a kite could, you're not alone. It's a common question. But according to Treehugger.com, tests have proven that kite systems can deliver more than five times the performance per square meter of sail [source: Treehugger].

You've heard of tenants getting eviction notices for not paying rent or for making too much noise. But in 2011, a 31-year-old Swedish man named Richard Handl became possibly the first apartment renter in history to get in hot water with his landlord for trying to build a nuclear reactor in his kitchen.

Handl, who told a local newspaper that he'd been interested in nuclear physics since his was in his teens, spent about $950 to acquire the parts and materials he needed to build a DIY nuke, and amassed the necessary quantity of radium by buying luminous clock hands on eBay for a few bucks apiece. He also extracted thorium oxide, another ingredient, from Coleman gas lanterns, and built a crude neutron gun by inserting a small glass pipe inside a plastic pill bottle and covering it with lead. (In case anyone else wanted to emulate him, Handl dutifully documented all these details in his "Richard's Reactor" blog.) But when the amateur nuclear engineer contacted government officials to make sure he wasn't breaking any laws, the government sent police to raid his home and seize the DIY reactor [source: The Local].

Nevertheless, our Swedish friend may have been onto something. Nuclear power , which generates energy with only tiny amounts of greenhouse emissions, was enjoying an image upgrade until an earthquake caused a catastrophic accident at a Japanese nuclear complex outside Tokyo in March 2011. But even if big nuke plants seem scary, what about smaller, more easily contained units? Scientists at Los Alamos National Laboratory have developed a design for a reactor the size of a hot tub that could generate enough electricity to power 20,000 homes. One problem: At $25 million apiece, the price is a bit too steep to justify putting one out on the backyard deck [source: Zyga]. Another Chicago-based outfit reportedly has been trying to develop an even smaller nuke, this one the size of a microwave oven [source: Koziarski].

That morning cup of Joe that helps fuel us for the day ahead could soon also help propel trucks as well. In 2009, University of Nevada-Reno engineering professor Mano Misra, known around the lab for his coffee consumption, noticed the sheen of oil floating on top of a cup of brew that had cooled. A light bulb went off in Misra's caffeinated brain, and he asked a couple of students to work on a project to investigate whether coffee oil could be a feedstock for biodiesel .

The students determined that, depending on the particular bean used in the brew, coffee grounds can contain as much as 20 percent oil, and that it has an unusually high oxidative stability (which means it won't break down when exposed to oxygen and therefore gunk up fuel lines). They subsequently developed a method to remove the sulfur found in coffee biodiesel, which comes from the volcanic soils in the mountainous regions where coffee generally is grown. The resulting fuel was sufficient to meet the standards set by ASTM International, an international testing organization, for biodiesel.

The researchers estimate that if all the waste grounds generated by the world's coffee drinkers were gathered and reprocessed, the yield would amount to 2.9 million gallons of diesel fuel each year. Alternatively, the coffee grounds could be converted to fuel pellets. If all of the leftover grounds from Starbucks were reprocessed, they would produce 89,000 tons of such fuel pellets annually, enough to generate millions of dollars in revenue for the coffee-shop chain, as well as help counter rising fuel costs for trucking companies [source: Schill].

You've probably witnessed the glee children experience when they see their reflection in one of those shiny mirrored balloons that are popular at birthday parties. Now, imagine an array of enormous versions of those party balloons -- perhaps as large as a mile in diameter -- deployed in geostationary orbit around Earth . Could they provide a possible answer to the world's energy shortage and climate-change woes?

In a 2007 article, the late Massachusetts Institute of Technology engineering professor William F. Schreiber proposed launching into orbit a fleet of such balloons, which would be activated by remote control to unfold and inflate. As the Earth's position changed with respect to the sun, the spherical mirrors would be adjusted continuously to catch and focus solar energy and transmit it in concentrated beams to receiving stations on Earth. At those receiving stations, that solar energy would be used to heat water into steam and drive turbines to generate electricity .

"The balloon approach is very attractive because it enables focus to be controlled by pressure [inside the balloon], rather than by making and then placing into orbit a very precise mirror," Schreiber wrote [source: Schreiber]. Mặc dù ý tưởng của Schreiber về việc sử dụng những quả bóng bay khổng lồ sáng bóng nghe có vẻ hơi lỗi thời, nhưng các nhà khoa học ngày càng xem xét khả năng sử dụng vệ tinh để thu năng lượng mặt trời và truyền về Trái đất. Một nhóm nghiên cứu từ Học viện Du hành vũ trụ Quốc tế có trụ sở tại Paris gần đây đã tuyên bố: "Rõ ràng là năng lượng mặt trời được cung cấp từ không gian có thể đóng một vai trò cực kỳ quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu trong Thế kỷ 21". Và Đại tá Không quân Hoa Kỳ Michael Smith, Giám đốc Trung tâm Chiến lược và Công nghệ của Lầu Năm Góc, gần đây đã lưu ý rằng khái niệm này có tiềm năng cung cấp năng lượng sạch, an toàn cho toàn bộ hành tinh "nếu chúng ta có thể làm cho nó hoạt động" [nguồn: Daily Thư ].

Những bài viết liên quan

Các liên kết tuyệt vời hơn