Znajdź zawartość

Tradycyjne techniki wykorzystywanie płynącej wody do produkcji energii elektrycznej - np. turbiny - wymagają, by woda płynęła z prędkością co najmniej 9,2 kilometra na godzinę. Profesor Michael Bernitsas z University of Michigan informuje o stworzeniu technologii, która umożliwia uzyskanie energii z wody, poruszającej się z prędkością zaledwie 1,8 km/h. Vivace (Vortex Induced Vibrations for Aquatic Clean Energy) umożliwia produkowanie czystej energii w cenie zaledwie 5,5 centa za kilowatogodzinę. Technologia korzysta ze zjawiska, które widzimy, obserwując, obiekty zacumowane w płynącej się wodzie. Poruszają się one wówczas w górę i w dół. Ruchy te, wywoływane wirami - korzystają z nich też ryby poruszające się pod prąd strumienia - są proporcjonalne do prędkości przepływu wody. Bernitsas użył zespołu cylindrów, które ustawił poziomo wpoprzek prądu. Cylindry były poruszane przez wodę w górę i w dół, wykonywały więc pracę, którą można zamienić na energię elektryczną. Profesora zainspirowało wcześniej wykonywane zlecenie. Opracował on bowiem technologię, która miała tłumić wywołane przepływem wody, ruchy morskich platform wiertniczych. Zdałem sobie sprawę, że jeśli udałoby się zwiększyć te ruchy, zamiast je tłumić, moglibyśmy pozyskać energię - mówi naukowiec. Opracował więc technikę, która aż o 540% zwiększyła częstotliwość ruchów góra-dół. W warunkach naturalnych zakotwiczony obiekt zanurzony w wodzie będzie wykonywał oscylacyjne ruchy, których sinusoida nie przekracza zbytnio jego własnej wysokości. Tymczasem w systemie Bernitsasa wysokość sinusoidy ruchów pojedynczego cylindra wynosi 270% jego własnej wysokości, a sinusoida systemu połączonych cylindrów to 5,7 wysokości cylindra. Tworząc Vivace naukowiec opierał się na modelu z przyrody, a konkretnie na rybach, które płyną pod prąd strumienia, mimo iż ich własne mięśnie są zbyt słabe, by prąd ten pokonać. Zwierzęta wykorzystują bowiem tworzące się w wodzie wiry. Wyginając ciało, doprowadzają do powstania wirów, które pchają je do przodu. Wygięcie ciała w przeciwnym kierunku, prowadzi do powstania kolejnych, pchających wirów. W ten sposób, dzięki naprzemiennym ruchom, ryby uzyskują z wody dodatkową siłę, która pomaga im w przezwyciężeniu silnego prądu. Próbna instalacja składa się z cylindrów umieszczonych w pionowych prowadnicach. Poruszające się w górę i dół cylindry napędzają generator energii. Jak możemy dowiedzieć się z witryny firmy Vortex Hydro Energy, która powstała w celu skomercjalizowania wynalazku, Vivace na wiele zalet. Przede wszystkim wymaga 50-krotnie mniejszej powierzchni niż elektrownie pływowe. Ponadto całość instalacji jest umieszczona pod wodą, dzięki czemu nie zakłóca to żeglugi. W porównaniu z tradycyjnymi zaporami na rzekach, Vivace znacznie mniej ingeruje w ekosystem. Prototypowa instalacja jest obecnie badana w Marine Hydrodynamic Laboratory na University of Michigan. Prace finansują Departament Energii oraz Office Naval Research.

By zwiększyć siłę oddziaływania radio- i chemioterapii, opracowano miniaturowy generator tlenu, który wszczepia się do guzów litych. Jego autorem jest prof. Babak Ziaie z Purdue University. Ziaie od lat pracuje nad różnego rodzaju urządzeniami medycznymi, głównie dla onkologów. Przed prawie 2 laty zaproponował magnetyczny ferropapier. Przewidywano, że zostanie on wykorzystany np. do budowy miniaturowych silników dla narzędzi chirurgicznych, niewielkich nożyczek do cięcia komórek czy niezwykle małych głośników. W 2008 r. w jego laboratorium pracowano nad uproszczoną wersją dozymetru, by lekarze mogli precyzyjnie określić ilość promieniowania, jaką podczas radioterapii zaaplikowano guzowi. Najnowsza technologia Amerykanów jest przeznaczona dla guzów litych, w których centrum naturalnie występują niewielkie stężania tlenu. To niekorzystne zjawisko, ponieważ skuteczna radioterapia wymaga tlenu. To właśnie z tego powodu niektóre hipoksyczne [niedotlenione] obszary trudno zabić. Raki trzustki i szyjki macicy są chronicznie hipoksyczne. Jeśli wygeneruje się tlen, można jednak zwiększyć skuteczność radio- i chemioterapii – wyjaśnia Ziaie. W niektórych komórkach nowotworowych mamy do czynienia z chroniczną hipoksją, ponieważ znajdują się one zbyt daleko od naczynia krwionośnego. Są promieniooporne, ponieważ brakuje w nich tlenu odpowiedzialnego za utrwalanie wywołanych promieniowaniem uszkodzeń DNA. Wszczepialny mikrogenerator tlenu rozwiązuje ten problem. Urządzenie otrzymuje sygnały ultradźwiękowe i wykorzystuje niewielkie napięcie do elektrolizy wody do tlenu i wodoru. Umieszczamy urządzenie wewnątrz guza i wystawiamy go na oddziaływanie ultradźwięków. Energia ultradźwięków zasila aparat, pozwalając uzyskać tlen. Urządzenie skonstruowano w Centrum Nanotechnologii Bircka Purdue University. Przetestowano je na rakach trzustki zaimplantowanych myszom. Okazało się, że w grupie eksperymentalnej guzy kurczyły się szybciej niż u gryzoni przechodzących standardowe leczenie. Aparat ma nieco poniżej 1 cm długości. Wprowadza się go do guza za pomocą igły do biopsji hipodermicznej. Ze szczegółowymi wynikami badań można się zapoznać na łamach pisma Transactions on Biomedical Engineering.

Na Princeton University powstał silikonowy generator prądu, który zbiera energię z naturalnych ruchów ciała, takich jak oddychanie czy spacer. Generator może zapewnić zasilanie rozrusznikom serca, telefonom komórkowym i innym urządzeniom przenośnym. Nowy materiał stworzono z ceramicznych nanowstążek zatopionych w elastycznym silikonie. Urządzenie bardzo wydajnie zmienia energię mechaniczną w elektryczną. W przyszłości buty wykonane z nowego materiału mogą zbierać wystarczająco dużo energii, by zasilać urządzenia przenośne. Z kolei jeśli przymocujemy tego typu materiał w okolicach płuc, ich naturalne ruchy dostarczą energii rozrusznikowi serca, więc zniknie konieczność wymiany baterii w tego typu urządzeniach. Naukowcy z Princeton, Michael McAlpine i Yi Qi, są pierwszymi którym udało się połączyć silikon z nanowstążkami cyrkonianu-tytanianu ołowiu (PZT), piezoelektrycznego materiału ceramicznego. To najbardziej wydajny spośród znanych nam piezoelektryków, gdyż potrafi zamienić w energię elektryczną aż 80% energii mechanicznej. Jak mówi McAlpine PZT jest 100 razy bardziej wydajny od kwarcu, innego materiału piezoelektrycznego. I dodaje oddychanie czy spacerowanie nie generują zbyt dużo energii, a więc trzeba ją pozyskiwać tak efektywnie, jak to tylko możliwe. Dodatkową zaletą materiału autorstwa McApline'a i Qi jest fakt, iż zgina się on pod wpływem prądu elektrycznego, dzięki czemu w przyszłości może być wykorzystywany w mikronarzędziach chirurgicznych. Piękno tkwi w tym, że jest to rozwiązanie skalowalne - stwierdził Yi Qi. W miarę jak będziemy udoskonalali ten materiał, będziemy w stanie produkować coraz większe jego fragmenty, które pozwolą zebrać więcej energii.

Buddyjskie młynki modlitewne znajdują się przed bramami wielu świątyń. Walce pokrywa się mantrami, a wierni uważają, że kręcenie nimi daje ten sam efekt, co wymawianie słów. Projektant Taikkun Li zastanowił się nad zupełnie innym niż religijny aspektem istnienia młynków. Obracanie warto by przecież zaprzęgnąć do uzyskiwania energii elektrycznej. Stąd pomysł na generator. W niektórych tybetańskich klasztorach ludzie przechodzą wzdłuż długich rzędów młynków modlitewnych. Poruszają nimi nie tylko buddyści, ale i zaciekawieni konstrukcją turyści z całego świata. Teraz ta pozytywna energia może być pozyskiwana na tybetańskich ulicach i wykorzystywana do oświetlania nocą zarówno pasaży, jak i przyległych budynków. Prayer Wheel Energy Generator jest tani. Składa się ze zużytych części rowerowych, silnika wentylatora oraz energooszczędnych LED-ów. Rozwiązanie wydaje się idealne dla części świata, gdzie nie można polegać na stałych dostawach energii, za to turystów nie brakuje. Oprócz wersji mechanicznych, Taikkun stworzył też młynki pokryte ogniwami słonecznymi. Wystawy organizowane w ramach projektu Zenergia (od buddyzmu zen) gromadziły prawdziwe tłumy.

Amerykanie prowadzą właśnie testy pierwszej praktycznej bomby HPM (high-power microwave). Tego typu broń generuje impuls elektromagnetyczny, który może zniszczyć systemy elektroniczne, unieruchomić pojazdy, wyrzutnie rakietowe, systemy łączności, nie czyniąc jednocześnie szkody ludziom czy budynkom. Amerykanom udało się skonstruować HPM takiej wielkości, że można ją umieścić w głowicy rakiety czy na pokładzie bezzałogowego samolotu. Broń mikrofalowa jest rozwijana od dziesięcioleci, jednak zawsze największy problem stanowiło zmniejszenie jej do rozmiarów umożliwiających praktyczne użycie. Częstotliwość impulsu wysyłanego przez HPM może wynosić od setek megaherców do kilkunastu gigaherców. Możliwe jest więc dostosowanie "wybuchu" do spodziewanego rezultatu. Przy niższych częstotliwościach bomba zablokuje komunikację, przy wyższych - zniszczy elektronikę. Jednak nie chodzi tylko o częstotliwość, Cała trudność polega na skupieniu energii bomby na wybranym celu. To z kolei wymaga olbrzymich energii. Dlatego też bomba zawiera opracowany przez profesora Andreasa Neubera, wielostopniowy generator o maksymalnej wydajności kilkuset megawatów. Tak potężna bomba nie będzie jednak obecnie testowana. Podczas prób zostanie użyty generator o mocy 35 MW, który zapewni impuls trwający 100-150 nanosekund w paśmie 2-6 GHz. Półtorametrowa bomba składa się z trzech głównych elementów: generatora z kompresją strumienia (FCG - flux compression generator), wirkatora (to generator mikrofal) oraz anteny, która odpowiada za emisję mikrofal. FCG to rodzaj baterii przechowującej energię chemiczną w postaci materiału wybuchowego (najczęściej C4). Materiał zamknięty jest w cylindrze i otoczony izolowanymi przewodami. Na jednym końcu cylindra umieszczono 12-woltową baterię. Prąd przechodzący przez przewody generuje pole magnetyczne. Dodatkowy cylinder otacza też przewody. Gdy dochodzi do eksplozji C4, cylinder wewnętrzny jest kierowany w stronę zewnętrznego, dochodzi do gwałtownego ściśnięcia pola magnetycznego i wygenerowania energii impulsu elektromagnetycznego. Trafia on do induktora generującego napięcie około 100 kilowoltów, z którego jest zasilany wirkator. Podobny efekt można uzyskać za pomocą innych generatorów, nie wykorzystujących materiałów wybuchowych. Jednak są ona większe. Na razie badania nad HPM znajdują się w początkowym stadium i twórcy bomby nie są w stanie przewidzieć, kiedy trafi ona na wyposażenie armii. Niewykluczone jednak, że prace nad nią przydadzą się też.... w cywilu. Firma Texas Tech, której HPM jest testowana, pracuje też nad kompaktowym generatorem Marx, który może znaleźć zastosowanie w przenośnym dziale mikrofalowym. Działo takie mogłoby trafić na wyposażenie policji i służyć do przymusowego zatrzymywania pojazdów.

Grupa absolwentów MIT-u opracowała amortyzator samochodowy, który pozyskuje energię z nierówności na drodze. Zapewniają, że zastosowanie ich urządzenia przyczyni się do nawet 10-procentowych oszczędności paliwa. Wynalazkiem już zainteresowała się armia USA i producenci ciężarówek. Jak mówi Zack Anderson, jeden z twórców amortyzatorów, chcieliśmy sprawdzić, gdzie w pojazdach marnowana jest energia. W samochodach hybrydowych powszechnie stosuje się systemy odzyskiwania energii z hamowania. Przyszedł więc czas na energię z amortyzatorów. Pomysł polega na użyciu amortyzatorów hydraulicznych i podłączonych do generatora turbin zanurzonych w płynie. Pozyskiwana energia z jednej strony zasila układy elektroniczne amortyzatorów, dzięki czemu jazda staje się bardziej płynna, a z drugiej zasila sam pojazd i, jeśli mamy do czynienia z hybrydą lub pojazdem elektrycznym, jego zespół napędowy. Dotychczasowe testy wykazały, że system jest bardzo wydajny. W przypadku 6-kołowej ciężarówki każdy z amortyzatorów może wygenerować średnio 1 kilowat mocy. Wystarczy to, by wyeliminować alternator, a tym samym zmniejszyć wagę samego pojazdu. Obecnie trwają testy z wojskowym Humvee wyposażonym w nowe amortyzatory. Jeśli dadzą one dobre wyniki, to Levant Power Corp. (tak nazywa się firma założona przez wynalazców amortyzatora) będzie miała szansę pracy przy wartym 40 miliardów USD projekcie Joint Light Tactical Vehicle. Pojazd wyposażony w nowe amortyzatory nie tylko zużyje mniej paliwa, co jest istotne np. dla armii działającej na terenie wroga, ale pozwoli też na łagodniejsze pokonywanie trudnego terenu, a więc i na szybsze poruszanie się po nim. Olbrzymie korzyści mogą odnieść też firmy posiadające duże floty pojazdów. Twórcy amortyzatora obliczyli, że oszczędności Wal-Marta mogłyby sięgnąć 13 milionów dolarów rocznie.

Amerykańska firma Owl Power Company opracowała interesujący generator o nazwie Vegawatt. Produkuje on energię elektryczną ze zużytego oleju roślinnego i innych tłuszczów. Restauratorzy, zamiast pozbywać się niepotrzebnego oleju, mogą ponownie go użyć. Owl Power Company wylicza, że dzięki Vegawattowi miesięczne oszczędności osiągnięte na samodzielnej produkcji energii elektrycznej, podgrzewaniu wody oraz redukcji odpadów, które trzeba zutylizować, mogą wynieść nawet 850 dolarów. Prezesem Owl Power Company jest inżynier James Peret, który pracował nad silnikami samochodowymi napędzanymi olejem roślinnym. Obecnie opracował niewielki generator, który chce wypożyczać restauracjom za 400 dolarów miesięcznie. Jego zdaniem jest on idealnym rozwiązaniem dla wielu barów szybkiej obsługi McDonalds'a i podobnych firm. Około 200-300 litrów oleju pozwala, jak zapewnia Peret, zaoszczędzić do 30% energii elektrycznej. Obecnie Owl Power Company szuka firm, które zechcą wziąć udział w zaplanowanych na jesień testach systemu. Pierwsze generatory Vegawatt mają trafić do klientów już w przyszłym roku

Jedną z zalet urządzeń mobilnych jest możliwość pracy w miejscach oddalonych od cywilizacji. Odbiorniki GPS, palmtopy czy telefony satelitarne mogą działać niemal w dowolnym miejscu na Ziemi, a spory zasięg mają nawet zwykłe komórki. Kłopoty może jednak sprawiać źródło zasilania gadżetów: na odludziu dość trudno naładować ich akumulatory. Rozwiązaniem problemu mogą okazać się produkujące prąd nakolanniki skonstruowane na University of Michigan. Urządzenia te ważą niemal dwa kilogramy i działają w sposób podobny, co hamulce w ekologicznych samochodach: przekształcają energię kinetyczną, która zwykle jest marnowana, na elektryczną. W wypadku wspomnianych nakolanników, zbierana energia powstaje podczas zatrzymywania golenia, pod koniec stawiania kroku. Podczas testów okazało się, że uzyskiwana energia jest wyższa niż dodatkowe obciążenie naszego organizmu. To wielokrotnie lepszy wynik, niż w wypadku popularnych prądnic na korbkę, które do wyprodukowania jednego wata wymagają od nas wysiłku na poziomie 6,4 W. Obecnie naukowcy pracują nad "odchudzeniem" generatora. Ich zdaniem może on posłużyć nie tylko do zasilania telefonów czy odbiorników GPS, ale też nowoczesnych protez oraz implantów, w przypadku których wymiana baterii wiąże się z zabiegiem chirurgicznym. Innym przewidywanym zastosowaniem jest dostarczanie energii urządzeniom używanym przez żołnierzy.

Otis Peterson, naukowiec zatrudniony w słynnym Los Alamos National Laboratory, jest autorem ekologicznego i bezpiecznego źródła energii. Opracowane przez niego urządzenie ma rozmiary balii, nie wymaga jakiejkolwiek obsługi, a przez pięć lat jest w stanie dostarczać energię dla... 25 tysięcy domów. Osoby znające osiągnięcia pracodawcy pana Petersona chyba już wiedzą, o czym mowa: to domowy (a raczej miejski) reaktor jądrowy. Paliwem, a zarazem moderatorem dla amerykańskiego generatora jest wodorek uranu otoczony wodorem. Pozwala on uzyskać nawet 27 megawatów energii termicznej, którą za pomocą turbiny parowej można przekształcić w elektryczną. Jak już wspomniano, nie wymaga on żadnego nadzoru, nie ma też ruchomych części, które mogłyby się zużywać. Po wyczerpaniu paliwa "moduł zasilający" może zostać ponownie naładowany przez producenta. Nic zatem dziwnego, że firma, która ma zamiar sprzedawać te urządzenia, stara się je przyrównać do baterii. Przedstawiciele firmy zapewniają też o całkowitym bezpieczeństwie: konstrukcja reaktora gwarantować ma samoregulację przebiegu rozszczepiania uranu. Ich zdaniem, wynalazek może być wykorzystywany w bazach wojskowych, a nawet w państwach rozwijających się, cierpiących na brak elektryczności czy wody pitnej. Ciekawa jest reakcja specjalistów z branży atomowej na nowe urządzenie. Część ekspertów wróży mu świetlaną przyszłość i widzi w nim ratunek przed kryzysem energetycznym, część przepowiada katastrofę finansową, a działacze proekologiczni nie są pewni co o generatorze myśleć. Bazuje on bowiem na zbyt nowej technologii i nie wiadomo, jak w rzeczywistości zostanie rozwiązana np. kwestia odpadów radioaktywnych. Zainteresowani urządzeniem powinni śledzić losy założonej niedawno firmy noszącej nazwę Hyperion Power Generation. Obiecuje ona niskie koszty energii elektrycznej, a na 2012 rok zapowiada rozpoczęcie produkcji 4000 opisanych reaktorów.

Firma Gotwind informuje, że wspólnie z gigantem telekomunikacyjnym Orange’m, zaprojektowała interesującą ładowarkę do telefonów komórkowych. Ładowarka z pewnością przyda się osobom wyjeżdżającym pod namiot, gdyż sama produkuje energię elektryczną. Korzysta przy tym z energii wiatru. Średnica urządzenia wynosi średnicę 30 centymetrów i waży 150 gramów bez mocowania do namiotu. Jest w stanie wygenerować 0,5 wata energii, co wystarczy do naładowania komórki. Zaopatrzono ją w akumulator, w którym gromadzona jest energia. Urządzenie jest w stanie w pełni naładować baterie telefonu w ciągu 1-2 godzin.

Brytyjscy uczeni opracowali rewolucyjne zasilane drewnem urządzenie, które jednocześnie może być piecem, lodówką i generatorem prądu. Jeśli się upowszechni, zmieni życie wielu pozbawionych elektryczności mieszkańców krajów rozwijających się. Urządzenie wykorzystuje technologię termoakustyczną, która znacznie efektywniej wykorzystuje energię z drewna, niż otwarty ogień. Piecyk używa specjalnej rury, w której, dzięki ciepłu palącego się drewna, powstają obszary niskiego i wysokiego ciśnienia gazu. Przemieszczający się gaz wytwarza dźwięk, podobnie jak ma to miejsce w gwizdku czajnika z gotującą się wodą. Dźwięk ten jest następnie zamieniany w energię elektryczną, która zasila urządzenie. Dotychczas technologia termoakustyczna była używana w przemyśle kosmicznym oraz służyła do skraplania naturalnego gazu. Po raz pierwszy znalazła zastosowanie w urządzeniu domowym. SCORE (Stove for Cooking, Refrigeration and Electricity), bo tak nazywa się urządzenie i projekt w ramach którego powstaje, trafi na rynek w ciągu najbliższych pięciu lat. Dyrektor projektu, Paul Riley, mówi: Mamy nadzieję, że za sześć lat wyprodukujemy milion takich urządzeń, a cena każdego z nich będzie wynosiła od 30 do 40 dolarów. Ostateczna cena urządzenia ma zależeć od jego wielkości. Większy SCORE mógłby np. zasilać jednocześnie kilka laptopów. Projekt prowadzony jest przez cztery brytyjskie uniwersytety, organizację charytatywną Practical Action, amerykańskie Los Alamos National Laboratory oraz GP Acoustics.