211service.com
Fordampningsmotorer kan produsere mer kraft enn kull, med et stort forbehold
Xi Chen
Teknologi som kan utnytte den fornybare kraften til naturlig vannfordampning kan produsere en stor del av nasjonens energibehov – i det minste teoretisk (se 'Forskere fanger energien til fordampning for å drive små motorer').
Prototype 'fordampningsdrevne motorer' genererer kraft fra bevegelsen til bakteriesporer som utvider seg og trekker seg sammen når de absorberer og frigjør luftfuktighet. Hvis det kunne gjøres effektivt og rimelig, kunne enhetene gi mer enn 325 gigawatt elektrisitetsproduksjonskapasitet, overgå kull , ifølge en studie publisert tirsdag i Naturkommunikasjon .
Det vil imidlertid kreve å dekke overflaten til hver innsjø og reservoar som er større enn 0,1 kvadratkilometer i de nedre 48 statene, unntatt de store innsjøene, med en rekke enheter. Det vil åpenbart komme i direkte konflikt med eksisterende økonomiske og rekreasjonsmessige bruksområder, og reise en rekke alvorlige estetiske og miljømessige bekymringer. Spesielt kan forstyrrelse av fordampning i stor nok skala, over en stor nok innsjø, til og med endre lokalt vær.
Men studiemedforfatter Ozgur Sahin sier at artikkelen er mer et tankeeksperiment designet for å understreke potensialet til teknologien og viktigheten av å fremme den utover laboratorieskala, snarere enn noen form for bokstavelig utviklingsforslag.
Sahin, en førsteamanuensis i biologiske vitenskaper og fysikk ved Columbia University, mener det kan gi et betydelig bidrag til ren energi og klimamål, selv om det aldri har blitt rullet ut i nærheten av det potensielle omfanget som er fremhevet i studien.
Han sier at tidlige brukstilfeller kan inkludere fjerntliggende reservoarer som allerede genererer vannkraft, der det ikke er like sannsynlig å forstyrre annen bruk. Det kan tilby den ekstra fordelen ved å redusere vanntap gjennom fordampning, øke mengden tilgjengelig for energiproduksjon, vanning og andre behov.
Forskerteamet skapte også en liten, fordampningsdrevet bil, kalt Eva.
Sahin og kolleger i Columbia har jobbet med denne teknologien i årevis. I en 2015 papir , beskrev teamet en fordampningsmotor som stolte på Bacillus subtilis sporer festet seg til stabler av film festet til lukkermekanismer. Når enheten er plassert over vann, absorberer sporene fuktighet fra naturlig fordampning og utvider seg, åpner lukkeren og lar fuktighet slippe ut. Sporene tørker deretter ut og trekker seg sammen, lukker lukkeren igjen, og lar ekstra luftfuktighet strømme inn og starte prosessen på nytt. Når enheten er koblet til en generator, genererer den kontinuerlige oscillerende bevegelsen en liten mengde strøm.
Som MIT Technology Review tidligere rapportert: 'En åtte centimeter ganger åtte centimeter vannoverflate kan produsere omtrent to mikrowatt elektrisitet (en mikrowatt er en milliondel av en watt), i gjennomsnitt, og kan sprenge opptil 60 mikrowatt.'
Teamet har fortsatt å jobbe med å forbedre effektiviteten og skalerbarheten til teknologien, og utforsket ytterligere materialer og metoder for sporevedheft. Fordi teknologien i stor grad er basert på biologiske materialer, kan den eventuelle kostnaden bli lavere enn solcelleceller og andre teknologier som krever spesialproduserte materialer, mener Sahin.
Avgjørende, Bacillus subtilis sporer fortsetter å utføre den nødvendige mekaniske bevegelsen selv når de er døde eller sovende.
I tillegg unngår teknologien i stor grad intermittensbegrensningene til vind- og solkraft fordi selv om fordampningshastighetene endres, stopper de ikke. Dessuten, siden enhetene reduserer fordampningshastigheten, øker de også temperaturen på overflatevann. Modellering i den nye studien viste at ved å overveie å endre hastigheten på denne prosessen, kunne de lage et slags termisk vannbatteri som balanserer generasjon og etterspørsel. Når den ble strupet opp, ville varmen i vannet øke fordampningen og øke kraftproduksjonen.
Vi kunne matche strømbehovet på timebasis omtrent 98 prosent av tiden på varme og tørre steder, sier Sahin. Noe som betyr at du ikke trenger et eksternt batteri for å justere for intermittens.