Ha meg akarjuk menteni a bolygónkat, a fenntarthatóbb jövőre való átállás elkerülhetetlen.
Rengeteg innováció formálja a megújulóenergia-szektort. Az új energiatechnológiák egyre népszerűbbek, így felhívják a figyelmet a tisztább megoldásokra való átállás fontosságára. Sok iparág valósít meg változásokat és összpontosít a fenntartható környezet kialakítására a napelemektől, az enerigatárolástól és az elektromos autóktól kezdve az innovatív hőszivattyúkig, a hidrogéntechnológiákig vagy az okos villamoshálózatig, illetve a szenet, olajat és gázt kiváltó energiahordozókig.
A megújuló energiahordozók használatának növelésével van esély arra, hogy felhagyjunk a fosszilis tüzelőanyagok használatával. Most a fenntartható innovációkra összpontosítunk, melyek egy új, tisztább jövőt segítenek elő.
A világegyetem az energia kiapadhatatlan forrása – az ingyenes, tiszta energiáé. Ehhez az energiához már csak hozzá kell jutnunk.
Robert Adams, amerikai tájfotós
Milyen innovációk fogják átalakítani az energiaszektort?
A mesterséges intelligencia (MI vagy AI), a 3D nyomtatás, az automatizáció és más technológiák térnyerésével a tisztább jövőre való átállás könnyebbé tehető, mivel a régi eszközök újabb, jobb technológiára való cserélésének köszönhetően sok újítás segíti az infrastruktúrák irányítását és ellenőrzését, illetve a környezet fejlesztését. A hőkamerák például a napelemes rendszerek túlmelegedés okozta károsodását mutatják ki, a nyomásérzékelők pedig a hidrogéntechnológiában használatosak, folyadékok és gázok hőtágulásának vizsgálatakor.
A technológia fejlődésével egyre több dolog lesz mérhető és megfigyelhető. Ez egy fenntarthatóbb környezet létrehozásának lehetőségét teremti meg az egész világ számára. Ezen okból kifolyólag most az energiaipart formáló trendekre koncentrálunk.
1. Napenergia hajtotta vonatok
Thomas A. Edison, az elektromosenergia-előállítás egyik legfontosabb úttörője azt mondta: „A napba és a napenergiába fektetnék be. Micsoda erőforrás! Bízom benne, hogy még az olaj és a gáz kifogyása előtt megbirkózunk a feladattal.” Ez azt bizonyítja, hogy hatalmas potenciál van a napenergiában.
Habár a napenergia az egyik legnépszerűbb megújulóenergia-forrás, még mindig messze nem olyan népszerű, mint a fosszilis tüzelőanyagok. A Nemzetközi Energiaügynökség (International Energy Agency, IEA) becslése szerint a világon megtermelt energia 29%-a érkezik megújuló forrásból, és a napenergia, miután 2019-ben megelőzte a bioenergiát, a harmadik legnagyobb megújulóenergia-technológia a hidrogén- és szélenergia mögött.
Az emberek többsége osztja Edison nézeteit és azon van, hogy több módot találjon a napenergia felhasználására; ilyenek a napenergia hajtotta vonat. Ez a közlekedési eszköz egész nap fut újratöltés nélkül. Ahogy azt a BBC a napelemes vonatokról szóló videójában (lásd alább) kifejtette, a vonat az általa megtermelt energia 75%-át visszatáplálja a rendszerbe.
2. Kidobott ételből energiát nyerő napelemek
Az energiaszektorokban folyamatos változások zajlanak, erre kiváló példa a kidobott ételből energiát nyerő napelemek esete. A forradalmi anyagot kidobott zöldségek és gyümölcsök bizonyos részecskéiből állították elő. Az AuReusnak dolgozó Carvey Ehren R. Maigue mérnökhallgató tervezte a folyamatot, találmányával pedig elnyerte a James Dyson Díjat. Hát nem ez a létező legfenntarthatóbb elgondolás jelenleg?
3. Lapát nélküli szélenergia
A technológiai fejlődéssel összhangban fejlettebb megoldások állnak rendelkezésre a megújuló energia terén, erre példa a szélturbina. Mindenki ismeri vagy legalábbis látott már nagy, szárazföldön vagy nyílt tengeren telepített szélturbinát, melyről egy korábbi cikkünkben is írtunk már. De vajon látott már valaki lapát nélküli szélturbinát?
Egy spanyol startup, a Vortex Bladeless új ötlettel állt elő. Egy rugalmas rúd tartja a cég 3 méteres, lapát nélküli turbináját függőlegesen a talajban. Arra tervezték, hogy szél hatására kilengjen vagy rezegjen. A folyamat eredményezte vibrálás termeli az energiát. Ezeket a lapát nélküli turbinákat városokban és lakóövezetekben lehet használni, mivel nem igényelnek akkora helyet, mint a hagyományos szélerőmű-farmok.
4. Lítium-üveg akkumulátorok
Az akkumulátorok nagyon fontosak a megújuló energiára való átállásban. Ebben a cikkben John Goodenough találmányáról, a lítium-ion akkumulátorról értekeztünk. Goodenough-t a lítium-ion akkumulátor atyjaként tartják számon. Találmányáért kémiai Nobel-díjat kapott. Ez azonban nem akadályozta meg abban, hogy hozzájáruljon a lítium-üveg akkumulátor kifejlesztéséhez is, amely az idő előrehaladtával egyre nagyobb kapacitással bír, és a lítium-ion akkumulátorhoz képest kétszeres sűrűséggel rendelkezik.
Az ilyen akkumulátoroknak sokkal hosszabb az élettartamuk, mint hagyományos társaiknak. Alacsonyabb hőmérsékleten működnek, gyorsabban töltődnek, olcsóbbak, biztonságosabbak (nem gyúlékonyak), és az idő előrehaladtával egyre több energia tárolására képesek.
5. Feltölthető gumiabroncsok
A Goodyear olyan elektromos gumiabroncsot fejleszt, amely használat közben képes töltődni. Az eszköz a menet közbeni súrlódás keltette hőből nyerné az energiát. Az abroncsok álló helyzetben is töltődnének.
Képzeljünk csak el egy olyan abroncsot, amely alkalmazkodik az időjáráshoz és az útviszonyokhoz, vagy az útvonalhoz, amelyen utazunk. A Goodyear innovációja természetes anyagból készül, és a természetben fellelhető egyik legerősebb anyagról, a pókfonalról mintázott rostokkal erősítik meg. Ez teszi biológiailag teljesen lebomlóvá és elképesztően tartóssá.
6. 3D nyomtatással készült napenergiafák
Ahelyett, hogy energianyerés céljából kivágnánk a fákat, inkább ültessünk belőlük! A finnországi VTT Technikai Elemző Központban (VTT Technical Research Centre of Finland) dolgozó kutatók egy olyan fa prototípusát alkották meg, amely összegyűjti a napenergiát, illetve a környezetében keletkező mozgási energiát és hőt, kül- és beltéren egyaránt. Képes energiát tárolni, illetve elektromossággá alakítani azt, ellátva ezzel olyan kis energiaigényű eszközöket, mint a LED-izzók, párásító készülékek, hőmérők vagy mobiltelefonok.
A mesterséges, energiaszüretelő fák korlátlan számban előállíthatóak. Úgy tervezték őket, hogy élő fákra hasonlítsanak, így kertekben és más, természetes környezetben is elhelyezhetőek.
7. Hulladékhajtású repülők
Az egyik legszennyezőbb emberi tevékenység a repülés. A már említett, kidobott ételből energiát nyerő napelemek mellett az úgynevezett „nedves” emberi hulladék, vagyis rothadó étel vagy szennyvíz szolgálhat repülők üzemanyagaként is. A hulladékhajtotta repülők olyan hulladékból származó üzemanyaggal működnek, mint a fa vagy háztartási hulladék, melyek katalitikus vegyszerekkel lépnek reakcióba.
Vajon fog-e több cég arra figyelni, hogy a repülőgépek üzemanyagát ételmaradékból vagy lakossági szemétből állítsa elő? Ennek az üzemanyagnak a környezetre gyakorolt hatása kisebb lenne, mint a hagyományos üzemanyagok esetében, mivel ezt az üzemanyagot olyan növényekből nyerik, melyek szén-dioxidot nyelnek el a légkörből. A Popular Mechanics című magazin szerint elegendő felhasználható nedves hulladék van ahhoz, hogy a repülőgépek üzemanyagigényének 20%-át ezzel váltsuk ki. Ez azt is jelenti, hogy a szemétlerakóban történő elhelyezés elkerülésével a hulladék metánkibocsátása is mérsékelhető.
8. Napenergia 3.0
Bizonyára hallott már az olyan, modern ipari forradalmakról, mint az Ipar 5.0, melynek középpontjában az emberek és robotok közötti együttműködés áll. De tudja-e, mi az a Napenergia 3.0, a napenergiaipar forradalma?
A Napenergia 3.0 egy teljes értékű, gyorsan felszerelhető fotovoltaikus erőmű, mely egy akkumulátor vagy más eszköz tárhelyét használja az időeltolás biztosításához, így az igényeknek megfelelően több vagy kevesebb energiát táplál vissza a rendszerbe. A forradalmi ötlet abban áll, hogy könnyű perovszkitot alkalmaz, amely 10-1000-szer kevesebb anyagot használ, mint a bevett kristályos szilíciumcellák. Bővebb információ a videóban.
9. Szén nanocső
A Massachusetts Institute of Technology (MIT) diákjai egy olyan innovatív, szén nanocsövekből álló anyagot fedeztek fel, amely a környezetéből energiát elnyelve elektromosság előállítására képes.
A körülvevő folyadékkal reakcióba lépve elektromosság előállítására képes apró szénrészecskék energiát tudnak termelni. A kutatók szerint a folyadék, amely egy organikus oldószer, a részecskéktől elektront vesz el, ezáltal áramot generál. Ez a mikro- vagy nanorobotikában vagy kémiai reakciók terén használható.
10. Az önhűtő épület
Már írtunk a zöldépületekről és bemutattuk, miért is nélkülözhetetlen elemei a várostervezésnek, amelynek célja a klímaváltozás hatásainak, illetve az energia- és vízfogyasztás mérséklése. Mi a helyzet azonban az olyan épületekkel, amelyek nem igényelnek légkondícionálót, hogy lehűljenek?
A vadonban a termeszek magas halmokat készítenek, amelyeket járatok szövevényes hálózata szellőztet. Mick Pearce, egy zimbabwei építészmérnök a biomimikri módszert és a termeszek kreativitását használta fel egy természetes hűtőberendezés létrehozásához. Az eredmény egy építészmérnöki mestermű: az éjszaka lehűlő levegőt és a nappali hőkibocsátást használja fel, 90%-os passzív klímaszabályozást érve el.
Az energia jövője digitalizált és fenntartható
Néhány az itt bemutatott fenntartható innovációk közül az energiaszektort egy zöld szektorrá teheti, amennyiben a Föld ésszerűen felhasznált erőforrásai egyensúlyt teremtenek az ember és a természet között. A fenntarthatóság rákényszerít minket arra, hogy vizsgáljuk meg, amiket már használunk és újrahasználunk, továbbá arra is, hogy leljük meg a lehetőségeket, melyeket a hulladék és a kincsekben gazdag természet rejt.
Néhány, fent bemutatott innovatív technológia nem lehetne felfedezhető és fejleszthető más területeken elért fejlődés nélkül, például a napelemes fák nem létezhetnének a 3D nyomtatás nélkül, vagy a töltésre képes gumiabroncsok nem léteznének az újratölthető akkumulátorok nélkül. A digitalizáció tehát tisztábbá tudja tenni az energiaszektort, mivel segít a fenntarthatóbb megoldások kifejlesztésében, például a 3D nyomtatók vagy a fogyasztásmérők használatával. A digitalizáció fejlődik, és egyre elválaszthatatlanabb részét képezi mindennapi életünknek. Egyre több készülék csatlakozik az elektomos hálózathoz, és már most megjósolható, hogy idővel minden eszköz és azok felügyelete is össze lesz kapcsolva.
*Mivel a Distrelec még nem tesztelte ezeket a fejlesztéseket, nem tudjuk megerősíteni a cikkben elhangzott kijelentéseket.
