Znajdź zawartość
Wyświetlanie wyników dla tagów 'energia' .
Znaleziono 84 wyników
-
Choć orangutany (Pongo) skaczą w koronach drzew, co wydawałoby się prowadzić do zużycia sporych ilości energii, w rzeczywistości małpy te wydatkują jej mniej niż nieruchawy miłośnik spędzania czasu przed telewizorem. Tym samym udało się wykazać, że orangutany są najbardziej energooszczędnymi naczelnymi. Zespół doktora Hermana Pontzera z Washington University w St. Louis zademonstrował, że orangutany potrzebują mniejszych ilości energii do wykonania wysiłku na tym samym bądź wyższym poziomie co inni. W rzeczywistości wśród łożyskowców pod tym względem przebijają je jedynie leniwce. W przeliczeniu kilogram do kilograma [małpy te] wymagają mniejszych ilości pokarmu niż ludzie. Żywią się głównie dojrzałymi owocami oraz, w mniejszym stopniu, liśćmi i nasionami. Nawet w niewoli utrzymują tę samą dietę, która zapewnia im sporą witalność. Orangutany wstają rano po długim nocnym śnie [mniej więcej 12-godzinnym]. Potem spędzają czas z innymi małpami, badają otoczenie [...] i regularnie angażują się w zabawy z badaczami. Wszystkie te czynności razem odpowiadają wymagającemu fizycznie trybowi życia rolnika. Amerykanie dokumentowali działania i zużycie energii przez 4 orangutany, mieszkające w Great Ape Trust w stanie Iowa. Małpy nauczono oddawać mocz do pojemników, tak że można było go zbadać pod kątem zawartości produktów przemiany materii. Z kolei spożycie ciężkiej wody (gdzie większość cząsteczek stanowi tlenek deuteru, a więc izotopu wodoru-2, a nie wodoru-1) pozwalało naukowcom monitorować wytwarzanie dwutlenku węgla. W ten sposób uzyskiwano dokładną miarę liczby spalonych kalorii. Na potrzeby eksperymentu wodę zmieszano z niesłodzoną mrożoną herbatą, którą małpy dostawały jako nagrodę. Poza tym ekipa Pontzera zapisywała, co zwierzęta jadły, mierzono też spoczynkową przemianę materii każdego osobnika. Okazało się, że w stosunku do masy ciała orangutany miały najniższe dzienne zużycie energii spośród niemal wszystkich ssaków. Działo się tak z powodu bardzo niskiej spoczynkowej przemiany materii, czyli energii koniecznej do podtrzymania podstawowych funkcji życiowych w stanie spoczynku. Jak łatwo się domyślić, ułatwia to przetrwanie w okresie głodu. Pontzer wyjaśnia, że w lasach deszczowych na Borneo i Sumatrze, gdzie występują oba gatunki orangutana – orangutan borneański i sumatrzański – dostępność pożywienia bardzo się zmienia, w dodatku w wyjątkowo nieprzewidywalny sposób. Skoro jedzenia bywa mało i nie jest ono zbyt kaloryczne, orangutany nie mogą, niestety, szybko rosnąć czy rozmnażać się. Amerykanie zaznaczają, że to ryzykowne, bo można umrzeć, zanim się komuś przekaże swoje geny. Orangutan osiąga ostateczne rozmiary w wieku 12 lat, a potomstwo wydaje na świat co 7 lat (to najdłuższy odstęp wśród wszystkich naczelnych). Orangutany są gatunkami zagrożonymi wyginięciem, orangutan sumatrzański krytycznie.
-
Chińskie Ministerstwo Przemysłu i Technologii Informacyjnych opublikowało listę 2087 zakładów przemysłowych, które zostaną zamknięte do 30 września. Państwo Środka chce w ten sposób zmniejszyć ilość niepotrzebnie marnowanej energii i przy okazji zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska. Wśród zakładów, które zostaną zamknięte, znajdują się 762 cementownie, 279 wytwórni papieru, 175 hut i 84 zakłady kuśnierskie. Analitycy mówią, że zamknięcie tych zakładów nie rozwiąże wszystkich problemów związanych ze zużyciem energii i zanieczyszczeniem środowiska, jednak to krok w dobrym kierunku, jeśli Chiny rzeczywiście chcą osiągnąć swój cel, czyli doprowadzenie do sytuacji, w której każda "jednodstka ekonomiczna" będzie zużywała o 20% mniej energii niż w roku 2005. Chińskie zapotrzebowanie na energię gwałtownie rośnie. Ostatniej zimy było tak duże, że Państwo Środka pobiło światowy rekord emisji gazów cieplarnianych. Chiny przyjęły pięcioletni plan poprawienia wydajności energetycznej. W czasie pierwszych czterech lat efektywność użycia energii zwiększyła się o 14,4%. Na osiągnięcie założonych 20% kraj ma czas do końca bieżącego roku. Co prawda w pierwszym kwartale 2010 efektywność spadła o 3,6%, ale analitycy pozostają optymistami. Prezydent Hu Jintao ogłosił też kolejny ambitny plan - do roku 2020 Chiny mają emitować do atmosfery o 40-45 procent mniej dwutlenku węgla niż emitowały w roku 2005. Nawet jeśli uda się zrealizować te założenia, specjaliści uważają, że Państwo Środka będzie emitowało coraz więcej zanieczyszczeń w związku z upowszechnianiem się motoryzacji i coraz większą ilością używanego sprzętu różnego rodzaju. W ramach walki z marnowaniem energii Narodowa Komisja Rozwoju i Reform wezwała 22 prowincje, by zaprzestały oferowania preferencyjnych cen na energię najbardziej energochłonnym gałęziom przemysłu.
-
Z danych Międzynarodowej Agencji Energetyki wynika, że Chiny stały się największym konsumentem energii na świecie. Prześcignęły one pod tym względem Stany Zjednoczone. Za taki stan rzeczy może w dużej mierze odpowiadać mała efektywność wykorzystania energii. W latach 2000-2010 w USA efektywność wykorzystywania energii wzrastała w USA rocznie o 2,5%, w Chinach było to tylko 1,7%. Jeszcze w roku 2000 Stany Zjednoczone konsumowały dwukrotnie więcej energii od Chin. Sytuacja uległa obecnie zmianie, gdyż z jednej strony w USA nastąpiło nasycenie rynku, a z drugiej od 2005 roku podejmowane są duże wysiłki na rzecz coraz bardziej efektywnego wykorzystania energii. Specjaliści spodziewali się, że chińska konsumpcja energii przewyższy amerykańską dopiero za kilka lat. Jednak dane za ubiegły rok pokazują, że w Chinach zużyto o 4% więcej Energii niż w USA. Zwiększenie konsumpcji energii ma również wymiar polityczny. Oznacza to bowiem wzrost znaczenia Chin na światowych rynkach i daje Państwu Środka większą możliwość dyktowania warunków. Chiny stały się największym odbiorcą ropy z Arabii Saudyjskiej, co w przyszłości może mieć olbrzymi wpływ na bliskowschodnią politykę. Jeszcze trzy lata temu ChRL eksportowała węgiel. Specjaliści przewidują, że w bieżącym roku Chiny kupią za granicą 105-115 milionów ton węgla. Wyprzedzą w ten sposób Japonię i staną się największym na świecie importerem tego surowca.
-
Naukowcy z Washington State University stworzyli nowy materiał, który jest w stanie przechowywać olbrzymie ilości energii. Nie licząc energii jądrowej zapewnia on najbardziej skondensowaną formę energii. Profesor Choong-Shik Yoo, główny autor badań, mówi, że nowy materiał może w przyszłości posłużyć do budowania baterii. Powstał on przy użyciu wysokiego ciśnienia uzyskanego w komorze diamentowej. Dzięki silnym wiązaniom chemicznym pozwala on na przechowywanie dużych ilości energii mechanicznej w postaci chemicznej. We wspomnianej komorze pomiędzy dwoma diamentowymi ostrzami ściśnięto kryształ difluorku ksenonu (XeF2). W ciśnieniu atmosferycznym molekuły XeF2 znajdują się dość daleko od siebie. Jednak po ściśnięciu kryształu z siłą ponad miliona atmosfer molekuły utworzyły blisko połączoną trójwymiarową strukturę, która w swoich wiązaniach, w formie energii chemicznej, przechowała olbrzymią energię mechaniczną, którą wcześniej przyłożono do kryształu.
-
Delfiny zwyczajne (Delphinus delphis) z Oceanu Atlantyckiego uważa się za oportunistów zjadających to, na co w danym momencie trafią. Okazuje się jednak, że to nieprawda i są one bardziej wybredne, niż się początkowo wydawało: preferują wysokokaloryczne ryby, zapewniające duże ilości energii (Journal of Experimental Marine Biology and Ecology). Dr Jerome Spitz z Université de La Rochelle odkrył, że delfiny wolą wysokoenergetyczne świetliki (Myctophidae) od innych "chudszych" łupów. Zmiennocieplne rekiny nie robią takich rozróżnień i często zadowalają się większą, ale mniej kaloryczną ofiarą. Niektóre orki wyspecjalizowały się w polowaniu na tłuste foki, jednak dotąd uznawano, że mniejsze walenie czy lwy morskie polegają na dostępnym w danym momencie rodzaju pożywienia. Co ciekawe, było to raczej przyjęte z góry bez sprawdzenia założenie, przeprowadzono bowiem niewiele badań nad ich wyborami żywieniowymi. Francuzi porównali gatunki ryb znajdowane w żołądkach delfinów zwyczajnych złapanych przypadkowo w pławnice dryfujące zastawione w Zatoce Biskajskiej na tuńczyki z gatunkami występującymi w okolicy. W ten właśnie sposób ustalono, że delfiny zachowują się jak, nie przymierzając, francuskie pieski, nie wybierają bowiem najpospolitszych gatunków, choć tak by robiły, gdyby rzeczywiście były oportunistami. Ustalono, że systematycznie ignorują ryby zapewniające mniej niż 5 kilodżuli energii na gram masy ciała, a więc m.in. wężory (2,8 kJ/g). Przepadają natomiast za dwoma gatunkami świetlików: Notoscopelus kroeyeri (7,9 kJ/g) oraz Benthosema glaciale (5,9 kJ/g). W ramach wcześniejszych studiów stwierdzono, że delfiny pręgobokie (Stenella coeruleoalba) również przedkładają N. kroeyeri nad inne gatunki ryb. Specjaliści uważają, że duże zapotrzebowanie energetyczne delfinów to pokłosie ich trybu życia. Są stałocieplne, a występują w bardzo różnych klimatach. Delfin zwyczajny zamieszkuje np. prawie wszystkie morza umiarkowane i tropikalne. Dodatkowo zwierzęta te potrafią pływać z naprawdę dużą prędkością.
-
Na University of Wisconsin-Madison powstała prosta technologia wykorzystania niewielkich odpadowych ilości energii do produkcji wodoru z wody. Cały proces jest wydajny i pozwala odyskać energię, która zwykle jest marnowana. Zespołem badawczym, który dokonał odkrycia, kierował geolog i specjalista badający kryształy, Huifang Xu. Uczeni wyhodowali nanokryształy tlenku cynku oraz tytanatu baru i umieścili je w wodzie. Gdy poddali je działaniu ultradźwięków, nanowłókna w kryształach wygięły się i zadziałały jak katalizator dla reakcji, która rozbiła molekuły wody na tlen i wodór. Gdy włókna się zginają, dochodzi do pojawienia się efektu piezoelektrycznego. Niewielkie nanowłókna wyginają się łatwiej, niż ich większe odpowiedniki, a zatem łatwiej wywołać w nich efekt piezoelektryczny. Uczeni z University of Wisconsin-Madison osiągnęli podczas swoich eksperymentów wydajność rzędu 18%, znacznie więcej, niż uzyskano do tej pory. Możemy dostosować wielkość włókien i całego materiału, a dzięki temu możemy wykorzystać najmniejsze mechaniczne zakłócenia - takie jak wibracje czy przepływ wody - by zginać włókna i materiał. Dzięki tej technologii możemy zebrać odpadową energię i zamienić ją w użyteczną energię chemiczną - mówi Xu. Uczony nazwał to efektem piezoelektrochemicznym (PZEC), gdyż energia mechaniczna jest zamieniana na chemiczną. Jego zespół wybrał taka drogę, gdyż energia przechowyana w formie wodoru jest bardziej stabilna niż energia elektryczna i nie traci swojej mocy z upływem czasu. Odpowiednie przystosowanie nowej technologii pozwoli na zbieranie energii z olbrzymiej ilości źródeł. Wędrując doładowywalibyśmy telefon komórkowy czy odtwarzacz MP3, a wiejący wiatr zapewniałby energię dla ulicznych latarni, którymi porusza. Jak zauważa Xu, istnieje niewiele miejsc, takich jak wodospady czy zapory, z których można zbierać duże ilości energii. Ale mamy olbrzymią liczbę źródeł niewielkiej ilości energii. Jeśli udałoby się nam ją zbierać, efekt byłby niesamowity.
-
Kameleon jemeński (Chamaeleo calyptratus) jest zwierzęciem zmiennocieplnym, co oznacza, że spadek temperatury otoczenia spowalnia jego metabolizm. Wydawałoby się, że w zimnie język gada nie osiągnie właściwej prędkości, by schwytać smakowity kąsek, ale to nieprawda. Okazuje się, że natura wyposażyła go w specjalny mechanizm wyrzutowy. Nie bazuje on na bezpośrednich skurczach mięśni, ale działa na zasadzie napnij i wypuść, czyli podobnie do łuku i strzały. U gatunków zmiennocieplnych spadek temperatury może bardzo zmniejszyć prędkość poruszania, przez co mają one problem ze zdobyciem pożywienia i same łatwiej stają się czyimś łupem. W przypadku żab odległość, na którą są w stanie skoczyć, zmniejsza się w takich warunkach aż o 1/3. Naukowcy z Uniwersytetu Południowej Florydy stwierdzili ku swojemu zaskoczeniu, że językowi kameleona jemeńskiego chłód wydaje się nie przeszkadzać. Działa równie sprawnie przy wysokiej i niskiej temperaturze, co oznacza, że zwierzę może się pożywić we wszystkich warunkach termicznych spotykanych w habitacie: od 3,5°C w górach do 39°C na pustyni. Zespół Christophera Andersona stwierdził, że język jaszczurki osiąga przyspieszenie do 41 g i wysuwa się na dwie długości ciała. Czemu mechanizm wyrzutowy porównuje się do strzały i łuku? Ponieważ tkanka sprężysta języka jest naciągana przez kurczące się włókna mięśniowe. W ten sposób dochodzi do zmagazynowania w niej energii, która uwalnia się, gdy język wystrzeliwuje w kierunku ofiary. Język osiąga swą pełną długość w zaledwie 70 ms. Przy niskich temperaturach mięśnie kurczą się co prawda wolniej, lecz w tkance sprężystej magazynuje się dokładnie ta sama ilość energii. Amerykanie posłużyli się ultraszybką kamerą Photron, by porównać w temperaturach 15, 25 i 35°C wydajność mechanizmu wyrzucania języka oraz mięśni wycofujących język z powrotem do jamy gębowej (na te ostatnie chłód będzie miał, oczywiście, wpływ). Biolodzy zauważyli, że prędkość wciągania języka zmniejszała się o ponad 42% na każde 10-stopniowe obniżenie temperatury, lecz przy identycznym ochłodzeniu otoczenia szybkość wyrzucania spadała jedynie o 10 do 19%. Doskonałe "osiągi" udawało się zachować w 20-stopniowym zakresie temperatur. Akademicy uważają, że odkrycia ich zespołu pomogą m.in. w skonstruowaniu protez funkcjonujących dobrze także przy niskich temperaturach. Na filmie widać dwa polowania tego samego kameleona: na górze przy temperaturze 35°C, na dole przy temperaturze 15°C. Język jest wyrzucany równie sprawnie, tego samego nie można już jednak powiedzieć o wciąganiu (materiał umieszczony dzięki uprzejmości National Academy of Sciences, PNAS).
-
Pomimo gwałtownego rozwoju techniki tworzone przez nas urządzenia są pod wieloma względami niezwykle prymitywne w porównaniu z tym, co stworzyła natura. Dlatego też Rahul Sarpeshkar z MIT-u próbuje stworzyć podstawy projektowe dla przyszłych elektronicznych obwodów scalonych wzorując się na komórkach ludzkiego ciała. Pojedyncza komórka jest bowiem 10 000 razy bardziej wydajna energetycznie niż jakikolwiek współczesny tranzystor. Dość wspomnieć, że w każdej sekundzie w komórce dochodzi do około 10 milionów reakcji chemicznych, które w sumie zużywają około pikowata energii. Sarpeshkar jest autorem właśnie wydanej książki Ultra Low Power Bioelectronics, w której podkreśla podobieństwa pomiędzy reakcjami chemicznymi w komórce, a przepływem prądu w obwodzie scalonym. Opisuje też, w jaki sposób komórka może przeprowadzać wiarygodne obliczenia korzystając z niedoskonałych "podzespołów" i zmagając się z zakłócającym szumem. Autor proponuje uczyć się od natury. Dzięki temu, jego zdaniem, będzie można wyprodukować bardzo wydajne procesory graficzne dla telefonów komórkowych czy wszczepiane do mózgu implanty pozwalające niewidomym odzyskać wzrok. Sarpeshkar ma wieloletnie doświadczenie w projektowaniu energooszczędnych obwodów scalonych oraz układów biomedycznych. W ubiegłym roku stworzył energooszczędny układ radiowy, który naśladuje budowę ślimaka w ludzkim uchu. Układ potrafi przetwarzać sygnały z internetu, telefonu komórkowego, radia czy telewizora znacznie szybciej i przy mniejszym użyciu energii niż było to wcześniej możliwe. Teraz naukowiec przechodzi z elektroniki neuromorficznej do cytomorficznej. Z przeprowadzonych przez niego analiz wynika bowiem, że równania opisujące dynamikę reakcji chemicznych i przepływ elektronów przez obwody analogowe są niezwykle do siebie podobne. Prace Sarpeshkara mogą mieć kapitalne znaczenie dla przyszłości. Jednym z możliwych pól ich zastosowań jest, zaprezentowane podczas konferencji 2009 IEEE Symposium on Biological Circuits and Systems, stworzenie obwodów scalonych modelujących dowolną sieć denów. Sarpeshkar zaprojektował obwód, który umożliwia przeprowadzenie symulacji pracy dowolnej sieci genów na układzie scalonym.
-
Badając, w jaki sposób poziom glukozy we krwi wpływa na myślenie o teraźniejszych i przyszłych nagrodach, naukowcy z Uniwersytetu Południowej Dakoty odkryli, że gdy dostępna jest większa ilość energii (wyższe stężenie cukru), podczas podejmowania decyzji ludzie są w większym stopniu zorientowani na przyszłość. X.T. Wang i Robert D. Dvorak zebrali grupę 65 ochotników. W grupie eksperymentalnej znalazły się 32 osoby, w tym 19 kobiet, a w grupie kontrolnej 33 osoby, w tym 22 panie. Wiek wahał się od 19 do 51 lat. Po przybyciu do laboratorium ludzie podawali swoje dane demograficzne. Poza tym mierzono ich i ważono. Przed i po manipulacji eksperymentalnej – wypiciu bezkofeinowego napoju z cukrem bądź słodzikiem - wolontariusze mieli odpowiedzieć na 7 pytań dotyczących tego, czy wolą dostać prędzej niższą kwotę, czy wyższą, ale dopiero za jakiś czas (np. Wolisz otrzymać jutro 120 dol. czy 450 dol. za 31 dni?). Badanych motywowano do udzielania odpowiedzi zgodnych z ich rzeczywistymi poglądami, obiecując, że po zakończeniu studium będą mogli ciągnąć losy, by zabrać którąś ze wskazanych sum do domu. Smak gazowanego napoju oceniano na 11-punktowej skali, gdzie 1 oznaczało "bardzo nieprzyjemny", a 11 – "wyjątkowo dobry". Uczestnicy badania wiedzieli o pomiarze poziomu glukozy we krwi; poinstruowano ich, by nie jedli przed eksperymentem. Tuż po przyjściu do laboratorium pobierano im krew, potem dokonywali wyboru kwot. W czasie, gdy się tym zajmowali, na stole kładziono dwa stosiki prawdziwych pieniędzy. Potem przychodził czas na Sprite'a, którego walory smakowe należało ocenić natychmiast po wypiciu. Po 10-minutowej przerwie, kiedy ochotnicy odpowiadali na pytania związane z innym studium (oceniali prawdopodobieństwo zaangażowania się w ryzykowne zachowania, osiągnięcia szkolne, cele itp.), ponownie mierzono stężenie cukru we krwi. W końcowym etapie eksperymentu wolontariusze znowu rozwiązywali dylematy związane z pieniędzmi. Amerykanie zauważyli, że to, czy ludzie woleli szybką, czy odroczoną gratyfikację, zależało od poziomu glukozy we krwi. Ochotnicy, którzy pili napój z cukrem, częściej wybierali wyższą wypłatę w przyszłości. Osoby spożywające dietetycznego Sprite'a z większym prawdopodobieństwem decydowały się zaś na niższą kwotę zdobywaną od ręki. Naukowcy uważają, że wpadli na trop mechanizmu adaptacyjnego, łączącego podejmowanie decyzji ze wskazówkami metabolicznymi. Przyszłość jest bardziej abstrakcyjna od teraźniejszości, dlatego jej przetworzenie [poznawcze] wymaga większych nakładów energetycznych. Glukoza jako paliwo dla mózgu nasila energożerne procesy myślenia o przyszłych wydarzeniach. Kiedy glukozy jest mało, człowiek skupia się raczej na teraźniejszości. Skoro dietetyczny napój skłania do lekceważenia przyszłości, sugeruje to, że sztuczne słodziki alarmują organizm o nadciągającym kryzysie kalorycznym, sprzyjając impulsywnemu działaniu. Wang i Dvorak dywagują, że zmniejszenie stopnia fluktuacji cukru we krwi może zapewnić skuteczną metodę leczenia niektórych zaburzeń impulsywnych, anoreksji, uzależnienia od narkotyków czy hazardu.
-
Cenione przez akwarystów za szybki wzrost, glony z rodziny gałęzatek (Cladophora) są śmiertelnym zagrożeniem dla ekosystemów. Te podwodne chwasty mogą jednak już niedługo przydać się do... produkcji nowych, bardziej przyjaznych dla środowiska baterii. Zmianę nastawienia wobec gałęzatek zawdzięczamy badaczom z uniwersytetu w szwedzkiej Uppsali. Dzięki wysiłkom pracującego na tej uczelni doktoranta Gustava Nyströma okazało się, że wyjątkowa forma celulozy, występująca wyłącznie u badanych glonów, stanowi doskonałą powierzchnią do tworzenia elektrod dla nowej generacji baterii. Swoją przydatność celuloza wyizolowana z gałęzatek zawdzięcza niezwykle wysokiemu stosunkowi powierzchni zewnętrznej do objętości. Pokrycie tego materiału warstwą przewodnika pozwoliło w związku z tym na stworzenie elektrody o ogromnej powierzchni wymiany ładunków z roztworem elektrolitu stanowiącego zasadniczą część baterii, czyli nośnik energii elektrycznej. Dzięki opłaszczeniu tej struktury [mowa o celulozie - red.] cienką warstwą przewodzącego prąc polimeru udało nam się stworzyć baterię, która waży tyle co nic, lecz posiada rekordowy czas ładowania oraz pojemność wśród baterii celulozowo-polimerowych, opisuje Nyström. O niezwykłej strukturze składnika wyizolowanego z glonów wiadomo było od dość dawna, lecz jej potencjalne zastosowania ograniczały się do wykorzystania w produkcji zagęstników do żywności i leków. Bateria stworzona przez szwedzkiego badacza osiąga pojemność rzędu 50 mAh na każdy gram wagi i traci zaledwie 6% pojemności po 100 cyklach ładowania i rozładowania. Pierwszy z parametrów nie jest być może powalający, lecz koszt produkcji baterii celulozowo-polipirolowych jest stosunkowo mały, a ich dodatkową zaletą jest niska uciążliwość dla środowiska. Szczegółowy opis prototypu opublikowało czasopismo Nano Letters.
-
Pojemność teoretycznej "cyfrowej baterii kwantowej" może o całe rzędy wielkości przewyższać pojemność współczesnych urządzeń. Koncepcję baterii kwantowej zaproponowali naukowcy z University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC). Współczesne baterie zbudowane są z dwóch elektrod przedzielonych izolatorem. Po dostarczeniu do elektrod napięcia, w izolatorze powstaje pole elektryczne, dzięĸi któremu przechowywana jest energia. Nie można jednak przechowywać jej nieskończenie wiele, gdyż po przekroczeniu pewnej ilości pomiędzy elektrodami powstanie łuk elektryczny i utracimy to, co przechowujemy. Naukowcy z UIUC teoretyzują, że gdybyśmy zbudowali baterię z macierzy miniaturowych elektrod oddalonych od siebie zaledwie o około 10 nanometrów, to w nanoskali dojdzie do wystąpienia efektu kwantowego, który zapobieże pojawieniu się łuku elektrycznego. Alfred Hubler, główny autor artykułu na temat baterii kwantowych uważa, że gęstość mocy (a więc prędkość z jaką można uwalniać lub ładować energię) baterii kwantowych może być o kilka rzędów wielkości wyższa, a gęstość energii (a więc ilość energii, którą można przechować) będzie od 2 do 10 razy większa niż w najnowocześniejszych współczesnych bateriach. Ponadto twierdzi, kwantowe baterie można produkować przy użyciu współczesnych procesów litograficznych oraz nietoksycznych tanich materiałów takich jak żelazo, wolfram i krzem. Uczony mówi, że być może już w ciągu roku uda się wyprodukować działający prototyp. Hubler złożył wniosek patentowy i zwrócił się do DARPA o fundusze na dalsze badania. Nie wiadomo jednak, jak potoczą się losy jego pomysłu. Profesor Joel Schindall z MIT-u zwraca bowiem uwagę, że nie jest jasne, czy ładunek elektryczny nie zniszczy urządzeń wykonanych w nanoskali. Przyznaje jednak, że pomysł jest intrygujący i wiele z jego założeń wydaje się prawdziwych. W 2005 roku Koreańczycy udowodnili, że możliwe jest wyprodukowanie nanokondensatora. Baterie Hublera musiałby zawierać miliardy lub nawet biliony takich urządzeń.
-
Radziecki program badawczy związany z podbojem kosmosu może przyczynić się do przełomu w technologii przechowywania wodoru wykorzystywanego jako paliwo. Niemieccy i izraelscy naukowcy zaadaptowali rozwiązania stosowane przez uczonych w ZSRR tak, by nadawały się do zasilania laptopów czy samochodów. Wszystko zaczęło się w 2005 roku, gdy do izraelskiego przedsiębiorcy Mosze Sterna zgłosił się rosyjski naukowiec Jewgienij Wielikow i opowiedział mu o nowej technologii. Stern, który wcześniej nie miał do czynienia z alternatywnymi źródłami energii, tak bardzo uwierzył Rosjaninowi, że jego szwajcarska firma C.En rozpoczęła prace nad przystosowaniem radzieckich pomysłów do czasów współczesnych. Wszystko wskazuje na to, że prace zakończyły się sukcesem, czego dowodem może być certyfikat bezpieczeństwa, jaki przed trzema tygodniami wydał nowej technologii niemiecki Federalny Instytut Badań i Testowania Materiałów (BAM). BAM, na podstawie badań trwających od lutego 2008 roku, orzekł, że nowa metoda przechowywania jest bezpieczna. Wodór jest trudno przechowywać, gdyż bardzo łatwo wycieka on ze zbiorników, co grozi eksplozją. C.En przystosowało opracowany w moskiewskim Instytucie Kurczatowa kapilarny system przechowywania wodoru. Izraelczycy proponują przechowywać go w wiązkach cienkich niezwykle wytrzymałych szklanych rurek. Nazywają to macierzą kapilarną. Macierz jest odporna na wycieki, a szkło jest dwukrotnie lżejsze od stosowanych obecnie do przechowywania wodoru zbiorników ze stali. Jednocześnie macierz kapilarna ma trzykrotnie większa pojemność. Jest przy tym tańsza od zbiornika stalowego. Prototypowy zbiornik z wodorem ma składać się z obudowy, wewnątrz której będzie zamkniętych kilka macierzy kapilarnych. Każda z macierzy ma wymiary 20x20x80 centymetrówi składa się z rurek o średnicy kilku mikronów. Jej pojemność to 32 litry, co wystarcza do zmieszczenia 1,4 kilograma wodoru przechowywanego pod ciśnieniem 1200 atmosfer. Zbiornik ma pomieścić około 5 macierzy, czyli 7 kg wodoru, a więc ilość wystarczającą do przejechania około 500 kilometrów. Po zatankowaniu do pełna ma ważyć około 30 kilogramów. Na końcu wylotu ze zbiornika ma znajdować się ogniwo paliwowe, które będzie produkowało prąd z wodoru. Eksperci są zaskoczeni osiągnięciami Izraelczyków. Mówią jednak, że jeśli macierz kapilarna wytrzyma silne zewnętrzne ciśnienie, to rzeczywiście może nadawać się do przechowywania paliwa dla pojazdów na wodór. Firma C.En, która została założona przez Sterna, zebrała już 25 milionów dolarów od inwestorów z USA, Izraela, Rosji, Japonii, Korei Południowej i Włoch. Głównym naukowcem w firmie jest profesor z Uniwersytetu Ben Guriona, Dan Eliezer, wybitny ekspert ds. przechowywania wodoru, były doradca NASA i US Air Force. Początkowo był on bardzo sceptyczny. Jednak w 2007 roku pojechał do Moskwy i po miesiącu badań nad rosyjską technologią stwierdził, że warto zainwestować w nią swój czas. Na czele firmy stoi sam Stern, a Jewgienij Wielikow został jej honorowym prezesem. Instytut Kurczatowa będzie otrzymywał opłaty licencyjne, jako autor oryginalnego pomysłu.
-
Uczeni od dziesięcioleci teoretyzowali, że możliwe jest dwukrotne zwiększenie wydajności ogniw słonecznych o ile uda się wykorzystać tak zwane "gorące elektrony". Teraz naukowcy z jezuickiego Boston College eksperymentalnie dowiedli, że teoria jest prawdziwa. Gdy światło słoneczne dociera do ogniwa, wynikiem jego oddziaływania jest pojawienie się wolnych elektronów o różnych stanach energetycznych. Pozyskanie z nich energii jest możliwe, gdy osiągną niskie zakresy pasma przewodnictwa. Problem w tym, że w międzyczasie te wysoko energetyczne "gorące" elektrony tracą większość energii. Tak na przykład dzieje się, gdy do ogniwa słonecznego zoptymalizowanego pod kątem pozyskiwania energii z pasma podczerwieni dociera foton o wyższym stanie energetycznym. Najpierw zamienia się on w "gorący elektron" i dopiero z niego pozyskiwana jest energia. Zanim się to jednak stanie, elektron sporo jej traci. Gdyby udało się przechwytywać energię z "gorących elektronów" zanim ją stracą, teoretyczna wydajność ogniw słonecznym mogłaby wzrosnąć nawet do 67%. Zespół z Boston College wykorzystał niezwykle cienkie ogniwa słoneczne, których grubość nie przekraczała 30 nanometrów i opracował mechanizm, dzięki któremu energia z "gorących elektronów" jest przechwytywana zanim elektrony "ostygną". Ich odkrycie będzie przydatne nie tylko w energetyce. "Gorące elektrony" powstają również w półprzewodnikach, a ich wysokie energie przyczyniają się do stopniowej degradacji urządzeń. Niewykluczone że teraz uda się w użyteczny sposób wykorzystać "gorące elektrony" tworzące się w urządzeniach elektronicznych. Profesor Krzysztof Kempa, szef zespołu badawczego, stwierdził, że sukces odniesiono dzięki zminimalizowaniu środowiska, w którym pojawiają się elektrony, dzięki czemu ograniczono im szanse ucieczki. Kempa porównuje technologię opracowaną przez jego zespół do próby ogrzania basenu za pomocą filiżanki wrzącej wody. Po wlaniu wody do środka basenu, temperatura wody na jego brzegach nie zmieni się, gdyż ciepło zostanie w międzyczasie rozproszone. Jeśli jednak tę samą filiżankę wlejemy do kranu z lecącą wodą, jej temperatura natychmiast wzrośnie. Mniejsza powierzchnia uniemożliwi rozproszenie się ciepła. Zmniejszyliśmy rozmiary ogniwa słonecznego czyniąc je cienkim. Dzięki temu gorące elektrony znalazły się bliżej powierzchni, gdzie łatwiej je wykorzystać. Trzeba je bowiem przechwycić w czasie krótszym niż pikosekunda - mówi Kempa. W skład jego zepołu wchodzili też Michael Naughton, Jakub Rybczynski i Zhifeng Ren. Podczas przeprowadzonych eksperymentów ultracienkie ogniwo, które wykorzystywało 50-krotnie mniej pochłaniacza niż ogniwa tradycyjne, charakteryzowało się wydajnością rzędu 3%. Użycie doskonalszych materiałów i technologii powinno znacząco zwiększyć wydajność ogniw.
-
Słonie zrobią wszystko, by uniknąć drogi pod górę, ujawniły najnowsze badania satelitarne. Wyjaśnieniem może być ich doskonale zrównoważony metabolizm. Obliczenia wykazały, że zwierzęta musiałyby godzinami jeść, by uzupełnić energię zużytą podczas wspinaczki na niewielkie nawet wzniesienie. Naukowcy wiedzą, że słonie potrafią, jeśli muszą, wejść na całkiem spore góry. Dowodem może być chociażby armia Hannibala, która przeprowadziła słonie przez Alpy. Nawet niewielkie wzgórze jest dla tak olbrzymiego zwierzęcia poważną barierą energetyczną — wyjaśnia Fritz Vollrath z Uniwersytetu Oksfordzkiego. Vollrath i jego zespół aż przez 9 lat śledzili za pomocą technologii GPS ruchy słoni w północnej Kenii. Trzydzieści osobników miało na szyi obroże z nadajnikami. Najpierw naukowcy obserwowali, jakie obszary słonie rutynowo odwiedzają. Ale to nie powiedziało nam nic o rejonach nieodwiedzanych — powiedział Vollrath, wyjaśniając konieczność założenia zwierzętom nadajników. Kenijskie studium ujawniło, że słonie unikają sporych samotnych wzgórz, nawet jeśli oferują bogactwo jadalnych roślin. Zamiast tego zmierzają do płaskich obszarów, które badacze nazwali "lądowymi korytarzami". Słonie mają stosunkowo wydajny wyjściowy poziom metabolizmu. Podczas spokojnego spaceru nie muszą sobie dostarczać wielu dodatkowych kalorii. Oznacza to jednak równocześnie, że nawet średnio intensywny wysiłek fizyczny wiąże się ze zużyciem sporej części ogółu dostarczonych organizmowi kalorii. Zespół Vollratha wyliczył, że aby wspiąć się o 200 metrów, słoń musi spędzić dodatkową godzinę na żerowaniu (przyjmując, że wspina się o 1 metr przy 1 kroku). Wchodzenie z każdym krokiem o metr wyżej wymaga zużycia 25 razy większej ilości energii niż podczas podróżowania po płaskim terenie. To, według Vollratha, wyjaśnia, czemu słonie unikają pofałdowanych terenów. Odkrycie to pomoże lepiej zaplanować ochronę gatunku. Musimy zidentyfikować korytarze, które należy zostawić otwarte i wolne od utrudniającej migracje słoni działalności człowieka. Pastuchy elektryczne, chroniące uprawy przed niepożądanymi gośćmi, mogą całkowicie zablokować naturalne trasy słoni. Wyniki Vollratha opublikowano w Current Biology.
-
Współczesny człowiek wykonuje kolejno wiele różnych zadań. Wydawać by się mogło, że wiedząc, iż później czeka go coś naprawdę trudnego, będzie oszczędzał siły przy rozwiązywaniu prostszych problemów. Nic bardziej mylnego (Journal of Consumer Research). Anick Bosmans i Rik Pieters z Uniwersytetu w Tilburgu oraz Hans Baumgartner z Uniwersytetu Stanowego Pensylwanii przeprowadzili serię 5 eksperymentów. Za każdym razem przekonywali się, że im trudniejsze zadanie czekało badanych w przyszłości, tym pilniej pracowali nad aktualnym (łatwiejszym). Zdrowy rozsądek podpowiadałby, że powinno się raczej oszczędzać siły i energię, nikt się tak jednak nie zachowywał. Kiedy konsumentów poproszono o ocenę nowego napoju gazowanego, sprawdzali więcej danych na witrynie internetowej, jeśli oczekiwali, że potem będą pracować nad jakimś bardziej wymagającym zagadnieniem. Inni potrafili w takich okolicznościach podać więcej sposobów na utratę wagi. Holendersko-amerykański zespół nazwał zaobserwowane zjawisko stanem gotowości umysłu (ang. get ready mindset). Ludzie wydają się przygotowywać mentalnie na nadchodzące zadania, lecz postępując tak, przenoszą zasoby przeznaczone na realizację przyszłych celów na obecne. Psycholodzy stwierdzili, że efekt może być osłabiony, a nawet odwrócony, jeśli ludzie potrafią wykonywać poszczególne zadania niezależnie od siebie lub gdy sytuacja wyraźnie temu sprzyja.
-
Najnowsze badania przeprowadzone na Massachusetts Institute of Technology wskazują, że sprężyny wykonane z węglowych nanorurek mogą przechowywać tysiąc razy więcej energii niż sprężyny stalowe. Ich zdolność magazynowania energii, w przeliczeniu na jednostkę wagi, jest równa możliwościom najnowocześniejszych baterii litowo-jonowych. Oznacza to, że w przyszłości mogą powstać liczne urządzanie napędzane za pomocą sprężyn, które sprawdzą się m.in. tam, gdzie baterie litowo-jonowe są mało przydatne. Wyobraźmy sobie np. ręczne odkurzacze do liści, które nie powodują hałasu i nie trzeba w nie wlewać benzyny czy też urządzenia opuszczane do odwiertów geologicznych i wykonujące swoje zadania w warunkach, w których baterie litowo-jonowe ulegają szybkiej degradacji. Profesor Carol Livermore i jej zespół opublikowali dwie prace dotyczące możliwości nanorurkowych sprężyn. W lipcu ukazał się teoretyczny artykuł, który rozważał potencjał drzemiący w tego typu urządzeniach. Teraz w Journal of Micromechanics and Microengineering pani profesor opisuje wyniki testów laboratoryjnych, które potwierdziły wcześniejsze teorie. Livermore zauważa, że w wielu zastosowaniach sprężyny przewyższają możliwości baterii. Mogą one bowiem, w przeciwieństwie do baterii, dostarczać energię bardzo szybko lub bardzo powoli. Kolejna ich zaleta to fakt, że energia z nich nie ucieka. W sprężynie może być ona przechowywana całymi latami, w baterii jest to niemożliwe. To z kolei oznacza, że sprężyny lepiej nadają się np. do awaryjnych systemów zasilania, które całymi miesiącami czy latami pozostają bezczynne. W przypadku baterii konieczne jest regularne kontrolowanie poziomu ich naładowanie oraz wymiana lub doładowywanie urządzeń. Ponadto węglowe nanorurki są słabo podatne na działanie czynników zewnętrznych, mogą więc pracować w bardzo różnych warunkach. Mogą więc być stosowane np. w przestrzeni kosmicznej, gdzie zostaną poddane bardzo niskim i bardzo wysokim temperaturom. Zdaniem pani profesor, nanorurkowe sprężyny najpierw pojawią się w dużych urządzeniach i będą przechowywały energię mechaniczną oraz ją oddawały, a nie zamieniały ją w elektryczną. Zamiana rodzajów energii wiąże się bowiem z ich niepotrzebną stratą. Taki system może np. przydać się w rowerach, gdzie podczas hamowania w czasie zjazdu z górki sprężyna będzie nakręcana, a zmagazynowaną energię rowerzysta będzie mógł wykorzystać podjeżdżając pod górę. Jest to z pewnością rozwiązanie bardziej efektywne niż systemy stosowane w pojazdach hybrydowych, gdzie energia mechaniczna pozyskiwana podczas hamowania jest zamieniana na energię elektryczną doładowującą baterie, a następnie odzyskiwana do napędzania silnika. Mamy tu zatem do czynienia z dwukrotną konwersją energii. W systemie czysto mechanicznym konwersja nie zachodzi. Wyprodukowanie odpowiednio długich nanorurek, z których będzie można produkować sprężyny, nie powinno być problemem, gdyż poszczególne molekuły mają bardzo silną tendencję do przyczepiania się, co ułatwia tworzenie z nich długich włókien. Uczeni z MIT-u przyznają jednak, że minie jeszcze sporo czasu, zanim na rynek trafią pierwsze urządzenia z nanorurkowymi sprężynami. Naukowcy muszą m.in. opracować technologie masowej produkcji tanich nanorurkowych materiałów.
-
Już wkrótce ogniwa słoneczne mogą być nawet dziesięciokrotnie tańsze. Brian Korgel z University of Texas opracował technologię nadrukowywania i namalowywania ogniw słonecznych na dachy i ściany budynków. Może to w dużej mierze zastąpić obecnie wykorzystywane osadzanie w fazie gazowej, co wymaga użycia komory próżniowej i wysokich temperatur. Obecnie stosowane metody pozyskiwania energii słonecznej są drogie, z tego też powodu nie są one w stanie konkurować z paliwami kopalnymi. Największą część wydatków pochłania infrastruktura, dlatego też ważne jest obniżenie jej ceny. Przez ostatnie dwa lata Brian Korgel, we współpracy z kilkoma innymi profesorami, pracował nad nanomateriałami, których można by użyć do produkcji farby zdolnej do pozyskiwania energii z promieni słonecznych. Naukowcy właśnie zaprezentowali tusz, który umożliwia ich drukowanie na plastikach i stali, a więc można będzie wyposażać w ogniwa słoneczne nowo budowane obiekty. Uczeni twierdzą, że już wkrótce będą w stanie stworzyć odpowiednią farbę, którą będziemy mogli używać na już istniejących dachach. Korgel już w 2002 roku założył firmę Innovalight, która oferowała tusze zawierające krzem. Teraz on i jego współpracownicy postanowili wykorzystać tańszy i bardziej obiecujący CIGS (miedź-ind-gal-selen).
-
Ford ogłosił powstanie inteligentnego systemu zarządzania ładowaniem samochodów elektrycznych. Pomysł polega na wykorzystaniu technologii komunikacji bezprzewodowej do jak najtańszego tankowania samochodów elektrycznych oraz zapobiegania przeciążeniom sieci. System Forda po podłączeniu kabla zasilania do samochodu, komunikuje się z licznikami i sprawdza ceny prądu oraz przewidywany czas ładowania. Kierowca może wcześniej zdefiniować maksymalną cenę, którą jest skłonny zapłacić za jednostkę energii. Dzięki takiemu rozwiązaniu samochód zacznie ładować się np. dopiero poza godzinami szczytu. Ponadto sprawdzi, czy w okolicy nie ma jednocześnie podłączonych zbyt wielu pojazdów, by w ten sposób uniknąć przeciążenia sieci. Inteligentny system trafi do pojazdów Forda w 2011 roku.
-
Rozrastające się centra bazodanowe wymagają coraz większych ilości energii, a to pociąga za sobą kolosalne koszty. Według ostrożnych szacunków największe światowe firmy zajmujące się przetwarzaniem informacji wydają po 30 milionów dolarów rocznie na sam zakup energii elektrycznej. Badacze z MIT-u i Carnegie Mellon uważają, że przedsiębiorstwa takie mogą zaoszczędzić nawet 40% kosztów energii, jeśli tylko będą na bieżąco monitorowały jej ceny i przetwarzały dane tam, gdzie jest ona najtańsza. W październiku 2008 roku doktorant Asfandyar Qureshi z MIT-u wpadł na pomysł stworzenia takiego algorytmu przesyłania danych, który będzie kierował je do centrów korzystających w danej chwili z najtańszej energii. Wraz z kolegami zwrócił się do firmy Akamai o udostępnienie informacji dotyczących rutowania danych w czasie rzeczywistym. Akamai zapewnia obsługę informatyczną wielkim światowym firmom, a jej serwery przetwarzają każdego dnia około 275 miliardów zapytań. Dane z jej serwerów posłużyły młodym naukowcom do stworzenia modelu obrazującego zapotrzebowanie przemysłu na przepływ informacji. Uczeni przeanalizowali też informacje dotyczące zmian cen energii w 29 dużych amerykańskich miastach na przestrzeni ostatnich 39 miesięcy. Wahania cen i duże różnice występujące nawet pomiędzy bliskimi sobie obszarami geograficznymi były olbrzymie. Naukowcy stwierdzili, że nie ma jednego miejsca, w którym ceny byłyby najniższe. Stworzyli więc algorytm rutowania, który na bieżąco zbierał informacje o cenach i przesyłał dane do przetworzenia w tych serwerach, które korzystały akurat z najtańszej energii. Algorytm był też w stanie oszacować spodziewane oszczędności, a więc decydował, czy wysłanie danych na większą odległość, by trafiły tam, gdzie energia jest aktualnie tańsza na pewno będzie opłacalne. Bo mogło zdarzyć się tak, że koszty przesyłu danych były na tyle wysokie, iż bardziej opłacało się wysłać je tam, gdzie energia jest nieco droższa, ale odległość mniejsza, więc koszty wysłania niższe. Naukowcy osiągnęli zadziwiająco dobre wyniki. Okazało się, że dobre zarządzanie przepływem danych pozwala zmniejszyć rachunki za energię nawet o 40%. Co więcej, technologię tę można wykorzystać też w inny sposób. Firmy produkujące energię mogą, w sytuacji gdy popyt wzrośnie na tyle, iż nie będą mogły zaspokoić lokalnego zapotrzebowania, negocjować z właścicielami centrów bazodanowych przesłanie i przetwarzanie informacji w innym miejscu. Michael Manos, wiceprezes firmy Digital Realty Trust, która specjalizuje się w projektowaniu i budowie wielkich centrów bazodanowych, widzi pewien problem w zastosowaniu nowej techniki routingu. Przypomina, że sami jej twórcy mówią, iż oszczędności uda się osiągnąć pod warunkiem, że różnica w poborze mocy przez serwer pracujący i pozostający bezczynnym będzie duża. Obecnie jednak moc serwerów bardzo rzadko wykorzystywana jest w pełni, a maszyny, które nie przetwarzają danych zużywają w czasie bezczynności bardzo dużą ilość energii. Jeśli jednak weźmiemy pod uwagę rosnące koszty energii i widoczne obecnie dążenie do budowy coraz bardziej energooszczędnych maszyn, możemy przypuszczać, że w niedługim czasie wielkie koncerny zainteresują się zastosowaniem nowej techniki routingu.
-
Max Planck sformułował prawo o promieniowaniu ciała doskonale czarnego, które opisuje w jaki sposób energia jest rozpraszana, a zatem w jaki sposób np. energia cieplna z jednego ciała może przechodzić do drugiego ciała. Planck uważał jednak, że jego prawo może nie działać w miniaturowych systemach i zastrzegał, że dotyczy ono stosunkowo dużych obiektów. Przez całe dziesięciolecia naukowcom nie udało się sprawdzić ważności prawa Plancka w bardzo małych systemach. Dokonali tego dopiero naukowcy z MIT-u i odkryli, że transfer ciepła pomiędzy dwoma blisko położonymi obiektami może być nawet 1000-krotnie większy, niż dopuszcza to prawo Plancka. Dotychczas nikomu nie udało się przeprowadzić odpowiedniego eksperymentu, gdyż trudno jest zbliżyć do siebie dwa obiekty na wymaganą odległość tak, by się nie dotykały. Uczeni rozwiązali ten problem wykorzystując nie dwie płaskie powierzchnie, a jeden płaski obiekt oraz szklaną kulkę, której pozycję było łatwiej kontrolować. Jeśli mamy dwie równoległe płaszczyzny, to bardzo trudno jest zbliżyć je na odległość nanometrów tak, by żadne ich części nie zetknęły się ze sobą - mówi profesor Gang Chen. Kulka natomiast styka się z płaszczyzną tylko w jednym punkcie, łatwiej więc ją kontrolować. Profesor przyznaje, że przez lata próbował zbliżyć dwie płaszczyzny, ale najmniejsza odległość, w której nie stykały się, wynosiła mikron (jedna milionowa metra). Użycie kulki pozwoliło na zbliżenie przedmiotów na odległość 10 nanometrów (10 miliardowych metra), a więc stukrotnie mniejszą, niż odległość pomiędzy płaszczyznami. W przyszłości chce je zbliżyć jeszcze bardziej. Gdy już zbliżono oba przedmioty, naukowcy wykorzystali mikroskop sił atomowych do precyzyjnego pomiaru zmian temperatury obu ciał. Badania Chena tylko z pozoru przypominają zabawę w udowodnienie teorii. Przeprowadzenie laboratoryjnego eksperymentu pokazało, że przewidywania o złamaniu prawa Plancka w skali nano są prawdziwe. To z kolei niesie ze sobą ważne konsekwencje np. dla produkcji dysków twardych. We współczesnych HDD głowice odczytująco-zapisujące znajdują się w odległości 5-15 nanometrów od powierzchni. Głowice rozgrzewają się, a specjaliści od dawna zastanawiają się, czy tego ciepła nie udałoby się wykorzystać do kontrolowania odległości głowicy od dysku. Prace Chena przyczynią się też do rozwoju urządzeń termofotowoltaicznych, pozwalając na lepsze odzyskiwanie odpadowej energii cieplnej. Przydadzą się także innym naukowcom, którzy zyskali dowód, iż prawo Plancka nie stanowi w laboratorium fundamentalnej granicy i warto kontynuować eksperymenty tego typu. Tym bardziej, że mogą one pomóc w zrozumieniu pewnych podstawowych praw fizyki.
-
Badania nad niewielką żabą żyjącą w północnej Australii już niedługo mogą pomóc osobom otyłym. Jak to możliwe? Odpowiedzi należy szukać w komórkach zwierzęcia, zdolnych do wyjątkowo wydajnego wykorzystywania energii. Obiektem analiz był Cyclorana alboguttata, niewielki płaz znany ze swojej niezwykłej zdolności do zapadnięcia w stan letargu na okres kilku lat. Zwierzę nie pobiera w tym czasie pokarmu ani wody, lecz nie ma wątpliwości, iż jego tkanki pozostają przy życiu. Dzięki badaniom nad metabolizmem tego niezwykłego gatunku udało się zidentyfikować mechanizmy pozwalające zwierzęciu na wykształcenie ogromnej wydajności energetycznej organizmu, pozwalającej na przetrwanie pomimo braku dostaw energii z zewnątrz. Sekretem niezwykłych zdolności żaby są tzw. białka sprzęgające, czyli cząsteczki wspomagające sprawny transport elektronów wewnątrz mitochondriów - wewnątrzkomórkowych struktur odpowiedzialnych za wytwarzanie użytecznych dla komórki form energii chemicznej. Tak doskonała wydajność mitochondriów jest prawdziwą rzadkością - w komórkach większości organizmów występują w dużej ilości białka o dokładnie odwrotnej funkcji, zwane dla odmiany rozprzęgaczami. Ich głównym zadaniem jest "planowane marnowanie" energii i wytwarzanie w ten sposób ciepła. Autorka odkrycia, doktorantka Sara Kayes z University of Queensland, uważa, że wiedza zdobyta dzięki badaniu przedstawicieli C. alboguttata pozwoli na lepsze zrozumienie gospodarki energetycznej organizmów żywych. Jej zdaniem, pewnego dnia może to pozwolić na opracowanie nowych terapii otyłości, polegających na ustaleniu nowej równowagi pomiędzy sprzęgaczami i rozprzęgaczami. Teoretycznie mogłoby to oznaczać, że osoby o zbyt dużej masie ciała mogłyby spalać kalorie praktycznie bez wysiłku.
-
Giganci IT najwyraźniej postanowili zarobić na... energetyce. W lutym Google poinformowało o pracach nad projektem PowerMeter, dzięki któremu użytkownik ma się dowiedzieć, ile energii zużywają poszczególne urządzenia w jego domu. Intel pracuje nad technologią, która umożliwi szczegółowe monitorowanie zużycia energii przez komputery i telewizory, a IBM chce ogrzewać domy ciepłem z centrów bazodanowych i finansuje nowo powstałe firmy tworzące ekologiczne rozwiązania. Do tej trójki właśnie dołączył kolejny gigant - Microsoft. Koncern zaprezentował online'ową aplikację Hohm, która pozwoli na oszacowanie kosztów zużywanej energii i przygotowuje spersonalizowane porady, gdzie można szukać oszczędności. Hohm korzysta z technologii licencjonowanych przez Lawrence Berkeley National Laboratory i Departament Energii. Ma tę przewagę nad konkurencją, że już wkrótce powinien zostać udostępniony. Podczas pracy Hohm bierze pod uwagę informacje wprowadzone przez użytkownika, takie jak np. dane dotyczące używanych w domu sprzętów elektrycznych, informacje na temat korzystania z nich, powierzchnie domu itp. itd. Pomyślano też o użytkownikach, którym nie chce się wpisywać tych danych. W takim przypadku Hohm korzysta z dostępnych w sieci informacji dla całego kraju oraz poszczególnych jego regionów i na tej podstawie przygotowuje porady, które użytkownik może dostosować do swojej sytuacji. Platforma została wyposażona też w mechanizm serwisu społecznościowego. Umożliwia kontakty pomiędzy użytkownikami, dzięki czemu będą się oni mogli dzielić swoimi spostrzeżeniami, czy też dowiedzieć się, gdzie w ich okolicy można np. kupić odpowiednie uszczelki do okien. Hohm korzysta z wyszukiwarki Bing i został zintegrowany z platformą Microsoft Advertising. Koncern z Redmond zapewnił już sobie współpracę z kilkoma producentami i dostawcami energii, dzięki czemu ich klienci będą mogli za pomocą Hohma na bieżąco pobierać dane dotyczące zużywanej przez nich energii, co z kolei przyda się Hohmowi do wydawania bardziej trafnych porad. Co ciekawe, Microsoft współpracuje też z producentami "inteligentnych" liczników energii elektrycznej. Dzięki ich wiedzy i dostępowi do sieci ich liczników Hohm będzie mógł informować użytkowników na bieżąco od lokalnym zużyciu energii, tworzyć prognozy. Osoby korzystające z usługi Microsoftu będą wiedziały np. w jakich porach dnia energia jest najdroższa i dzięki temu będą mogły zaoszczędzić sporo pieniędzy. Hohm może zadebiutować już w przyszłym tygodniu. Jeśli Microsoftowi uda się wyprzedzić konkurencję, to biorąc pod uwagę fakt, iż ma znaną, cieszącą się zaufaniem markę oraz że konsumenci szukają jak najprostszych rozwiązań, może odnieść sukces na nowym polu.
-
Do podtrzymywania świadomości mózg zużywa ogromną ilość energii. Stan ten nadal pozostaje dla naukowców tajemnicą. Dotąd próbowano go zrozumieć, obrazując aktywność mózgu np. podczas zapamiętywania, ale takie podejście ma kilka minusów. Robert G. Shulman, emerytowany profesor Uniwersytetu Yale, podkreśla, że na wykonanie takich zadań zużywa się ok. 1% osiągalnej dla mózgu energii. Wg niego, reszta, czyli 99%, jest przeznaczana na podtrzymywanie świadomości. U głęboko znieczulonych ludzi obserwuje się 50-proc. spadek zużycia energii przez mózg. Kiedy podczas eksperymentu głaskano łapy lekko znieczulonych szczurów, które są zwierzętami o dość wysokim podstawowym zapotrzebowaniu energetycznym, funkcjonalny rezonans magnetyczny pokazał, że sygnał został odebrany przez korę czuciową i wiele innych rejonów mózgu. Gdy gryzonie znieczulono głęboko, impuls zatrzymywał się na korze czuciowej. Oznacza to, że w sytuacji, gdy człowiek lub zwierzę traci świadomość, zmienia się zarówno ogólny poziom energetyczny, jak i sygnały odbierane przez fMRI. Sugerujemy zatem, że świadomość wymaga zaangażowania dużych ilości energii. Shulman przekonuje, że świadomość powinno się uznawać za właściwość osoby, a nie mózgu.
-
Nokia pracuje nad prototypowym telefonem komórkowym, którego nigdy nie trzeba będzie ładować. Markku Rouvala z Nokia Research Centre w Cambridge mówi, że obecna w środowisku emisja elektromagnetyczna - pochodząca z masztów telewizyjnych, nadajników Wi-Fi, masztów telefonii komórkowej i innych źródeł - jest wystarczająco duża, by zamienić ją na energię elektryczną wystarczającą do całkowitego naładowania baterii telefonu. Opracowany już prototyp jest w stanie zebrać z otoczenia 50 miliwatów mocy. To wystarczy by powoli się ładował lub nieprzerwanie pracował w stanie oczekiwania. Prototyp zamienia fale elektromagnetyczne w sygnały elektryczne za pomocą dwóch pasywnych obwodów. Częstotliwość ich działania wynosi od 500 MHz do 10 GHz, a więc pokrywa się z częstotliwością wielu sygnałów radiowych. W ten sposób zwiększono ilość energii, którą może pobrać urządzenie. Nokia na razie nie zdradza szczegółów swojej technologii, ale Rouvala mówi, że telefony w nią wyposażone mogą trafić na rynek już za 3-4 lata. Jeśli Nokii się uda, będziemy świadkami sporych zmian na rynku przenośnych gadżetów. Niezwiązani z Nokią specjaliści, którzy zajmują się badaniami na podobnym polu, mówią, że 50 miliwatów to naprawdę sporo. Obecnie typowy odtwarzacz MP3 potrzebuje do pracy 100 miliwatów, a większość czasu spędza w trybie oszczędnościowym. Niewykluczone, że w przyszłości wielu niewielkich urządzeń elektronicznych nigdy nie będziemy musieli podłączać do gniazdka.
-
W laboratoriach Sharpa powstało najcieńsze ogniwo słoneczne. Grubość urządzenia wynosi zaledwie 0,8 milimetra. Ogniwo o wymiarach 67,5x41x0,8 mm zapewnia moc rzędu 300 miliwatów, napięcie 4,5 wolta i natężenie 67 mA. Może ono być używane w urządzeniach przenośnych jako dodatkowe źródło zasilania. Nowe ogniwo jest elastyczne, można je zatem będzie zastosować na obudowie laptopa, telefonu komórkowego czy przenośnej konsoli do gry. Dzięki temu przedłużymy czas pracy na bateriach i zyskamy dodatkowe źródło taniej, ekologicznej energii. Masowa produkcja nowych ogniw rozpocznie się w czerwcu. Docelowo Sharp chce ich wytwarzać 100 000 miesięcznie.
