211service.com
Fordampningsmotorer kunne producere mere kraft end kul med en stor advarsel
Xi Chen
Teknologi, der kan udnytte den vedvarende kraft af naturlig vandfordampning, kunne producere en stor del af nationens energibehov - i det mindste teoretisk (se 'Forskere fanger fordampningsenergien for at drive små motorer').
Prototype 'fordampningsdrevne motorer' genererer kraft fra bevægelsen af bakteriesporer, der udvider sig og trækker sig sammen, når de absorberer og frigiver luftfugtighed. Hvis det kunne gøres effektivt og overkommeligt, kunne enhederne levere mere end 325 gigawatt el-produktionskapacitet, overgår kul , ifølge en undersøgelse offentliggjort tirsdag i Naturkommunikation .
Det ville imidlertid kræve, at overfladen af hver sø og reservoir større end 0,1 kvadratkilometer i de lavere 48 stater, undtagen De Store Søer, dækkes med arrays af enheder. Det ville naturligvis være i direkte konflikt med eksisterende økonomiske og rekreative anvendelser og rejse en række alvorlige æstetiske og miljømæssige bekymringer. Især kan forstyrrelse af fordampning i stor nok skala på tværs af en stor nok sø endda ændre det lokale vejr.
Men studiemedforfatter Ozgur Sahin siger, at papiret mere er et tankeeksperiment designet til at understrege teknologiens potentiale og vigtigheden af at fremme den ud over laboratorieskala, snarere end nogen form for bogstavelig udviklingsforslag.
Sahin, en lektor i biologiske videnskaber og fysik ved Columbia University, mener, at det kan yde et væsentligt bidrag til ren energi og klimamål, selvom det aldrig er blevet udrullet i nærheden af det potentielle omfang, der er fremhævet i undersøgelsen.
Han siger, at tilfælde af tidlig brug kan omfatte fjerntliggende reservoirer, der allerede genererer vandkraft, hvor det ikke er lige så sandsynligt, at det vil forstyrre andre anvendelser. Det kunne tilbyde den ekstra fordel ved at reducere vandtab gennem fordampning, øge mængden til rådighed til energiproduktion, kunstvanding og andre behov.
Holdet af videnskabsmænd skabte også en lille, fordampningsdrevet bil, døbt Eva.
Sahin og kolleger hos Columbia har arbejdet på denne teknologi i årevis. I en 2015 papir , beskrev holdet en fordampningsmotor, der stolede på Bacillus subtilis sporer klæbet til stakke af film fastgjort til lukkemekanismer. Når enheden er placeret over vand, absorberer sporerne fugt fra naturlig fordampning og udvider sig, åbner lukkeren og tillader fugt at undslippe. Sporerne tørrer derefter ud og trækker sig sammen, lukker lukkeren igen og tillader yderligere luftfugt at strømme ind og genstarte processen. Når enheden er tilsluttet en generator, genererer den kontinuerlige oscillerende bevægelse en lille mængde strøm.
Som MIT Technology Review tidligere rapporteret: 'En otte centimeter gange otte centimeter vandoverflade kan producere omkring to mikrowatt elektricitet (en mikrowatt er en milliontedel af en watt), i gennemsnit og kan sprænge op til 60 mikrowatt.'
Holdet har fortsat arbejdet på at forbedre effektiviteten og skalerbarheden af teknologien, udforske yderligere materialer og metoder til sporeadhæsion. Fordi teknologien i vid udstrækning er baseret på biologiske materialer, kan de endelige omkostninger blive lavere end solceller og andre teknologier, der kræver specialfremstillede materialer, mener Sahin.
Afgørende, Bacillus subtilis sporer fortsætter med at udføre den nødvendige mekaniske bevægelse, selv når de er døde eller i dvale.
Derudover undgår teknologien stort set intermittensbegrænsningerne for vind- og solenergi, fordi selvom fordampningshastighederne ændrer sig, stopper de ikke. Da anordningerne desuden mindsker fordampningshastigheden, hæver de også overfladevandets temperatur. Modellering i den nye undersøgelse viste, at ved at overveje at ændre hastigheden af denne proces, kunne de skabe en slags termisk vandbatteri, der balancerer produktion og efterspørgsel. Når den blev droslet op, ville varmen i vandet øge fordampningen, hvilket øger elproduktionen.
Vi kunne matche strømbehovet på timebasis omkring 98 procent af tiden på varme og tørre steder, siger Sahin. Hvilket betyder, at du ikke behøver et eksternt batteri for at justere for intermittens.