Neun Ideen für Atom, Wind, Geothermie | Technologie 2020

Anonim

Kreative Energie Öl? Altes Zeug! Die Suche nach neuen und originellen alternativen Quellen hat begonnen: Windschlangen, "saubere" Kernkraftwerke, Metallmotoren ... Hier sind 9 Ideen für die Zukunft, die Andrea Parlangeli ab dem 18. Juli in Focus 190 an den Kiosken erzählt und die Beiträge von Focus .it. (Focus.it, Juli 2008)

Der Sonnenuntergang von Öl

Öl? Altes Zeug: In ein paar Jahrzehnten wird es vergessen sein, denn es wird sicherlich nicht ausreichen, unseren Nachkommen Energie zu geben. Deshalb hat die Suche nach neuen Energiequellen bereits begonnen. Und die Aussichten sind nicht entmutigend, angefangen bei der Sonne: Die Sonnenenergie, die auf die Erde trifft, beträgt 174 Millionen GW, mehr als das Zehntausendfache des Weltbedarfs. DAS LAND AUF EINEM QUADRAT Laut dem Nobelpreisträger Carlo Rubbia könnte ein hypothetisches Quadrat von Spiegeln, das auf jeder Seite 200 km lang ist (bei einer Fläche, die dem doppelten der Lombardei entspricht), die gesamte Energie erzeugen, die für den Planeten benötigt wird. Auch wir können auf unsere eigene kleine Weise etwas tun (verdienen): "In seiner Lebensdauer von rund 25 Jahren produziert ein Solarmodul auch mehr als das Achtfache der ursprünglichen Kosten: Es ist eine hervorragende Investition", erklärt Ugo Bardi, Professor für Chemie an der Universität von Florenz. Und es gibt noch viele andere Möglichkeiten: Windkraftanlagen in großer Höhe, "saubere" Kernreaktoren, Perforationen zur Nutzung der Erdwärme ... Auf diesen Seiten finden Sie die innovativsten Ideen. Vielleicht wird unsere Nachwelt eines Tages erstaunt sein, wie lange ihre Vorfahren ineffiziente, umweltschädliche und begrenzte Energiequellen wie Öl und Uran genutzt haben.

Kreative Energie Die Zukunft der Windenergie: Höhendrachen In sehr windigen Gebieten kann Windenergie bereits heute günstiger sein als Öl.

KiteGen - Die Kraft der DrachenDie Kraft der Drachen: Schema eines Kraftwerks mit einer Leistung von 10 MW (gerade genug für eine kleine Stadt), das aus Drachen besteht, die den starken Wind ausnutzen. Klicken Sie hier, um das Bild zu vergrößern und die Details des Schemas anzuzeigen. (Grafiken © Stefano Ranfi)

Wenn wir den Wind ausnutzen könnten, der in der Höhe weht (viel intensiver und regelmäßiger als an der Oberfläche), wäre der Vorteil sogar noch größer. Ja, aber wie geht das? Prototype. Die Antwort wurde von einer Gruppe von Forschern des Polytechnikums von Turin unter der Leitung von Massimo Ippolito und Mario Milanese gefunden : Eine Anlage könnte mit Drachen gebaut werden, die den Wind auch auf mehreren Kilometern Höhe mit begrenzten Kosten und sehr hohen Erträgen sammeln. DRACHEN !! Die Idee ist zu einem europäischen Projekt geworden: KiteGen. "Wir haben einen Prototyp hergestellt, der in 800 m Höhe 25 Kilowatt erzeugt", sagt Ippolito. Außerdem sind bereits 10-MW-Anlagen geplant, die eine kleine Stadt mit Start und automatischem Rückzug von "Drachen" und einen Flug auf 1.300 m mit einer elektronisch gesteuerten Flugbahn in der Form von "8" versorgen können die effizienteste Energieeffizienz.

KiteGen - 1 GW System1-GW-System: Drachen drehen eine 1, 6 km breite Turbine. Klicken Sie hier, um das Bild zu vergrößern. (Grafiken © Stefano Ranfi)

"Mit dieser Anlage könnten wir Energie zu industriellen Kosten von 25 Euro / MWh produzieren, verglichen mit 80 Euro / MWh Kohle", sagt Ippolito. Der wirtschaftliche Vorteil kann mit größeren Systemen verbessert werden, bei denen viele "Drachen" eine große Turbine betreiben. Megaturbina. "Mit 200 Drachen, die eine Turbine mit einem Durchmesser von 1, 6 km und einer Geschwindigkeit von 15 Umdrehungen pro Stunde drehen, könnte man 1 Gigawatt erzeugen", erklärt Ippolito. Das entspricht einem Kernkraftwerk mittlerer Leistung. Laut Ippolito ist dieses Projekt technisch innerhalb von 3 Jahren realisierbar.

Kreative Energie Das "saubere" nukleare Uran verschmutzt, speist die Kriegsindustrie, ist sehr teuer und geht bereits zur Neige ... Die Alternative? Thorium.

dieDer "Rubbiatron": Klicken Sie hier, um das Bild zu vergrößern und die Details des von Carlo Rubbia vorgeschlagenen Schemas des Energieverstärkers zu sehen. (Grafiken © Stefano Ranfi)

Viele mögen keine Atomkraftwerke. Natürlich: Sie kosten viel, "ernähren" sich von einem Material, das langsam zur Neige geht (Uran 235: es wird heute weniger abgebaut als die Pflanzen verbrauchen), und sie erzeugen radioaktiven Abfall, der zur Herstellung von Waffen verwendet werden kann. Die Lösung für diese Probleme scheint zu sein: ein Kraftwerk, das Sie anstelle von Uran Thorium verwenden. Mit 7 Vorteilen. 1) Unmögliche Zwischenfälle. Thoriumpflanzen produzieren wie Uran Energie dank der Kernspaltung: Schwere Elementatome zerfallen, wenn sie von Neutronen getroffen werden (Teilchen, die in Kernen vorkommen), und produzieren Energie und andere Neutronen. Bei Uran neigt der Prozess zur Explosion und muss sorgfältig überprüft werden, um Unfälle wie Tschernobyl zu vermeiden. Im Fall von Thorium hingegen muss der Prozess kontinuierlich angeregt werden, indem Neutronen an das Material gesendet werden. Es ist daher unmöglich, sich der Kontrolle zu entziehen und zu explodieren. 2) Kosten. Thorium-Anlagen benötigen keine ausgeklügelten Sicherheitssysteme: Sie würden weniger kosten als Uran und wären kleiner. 3) Überfluss. Thorium ist etwa dreimal häufiger als Uran. Es kommt hauptsächlich in Australien, den USA, der Türkei und Indien vor. 4) Effizienz. Bei gleichem Gewicht wird mit Thorium 250-mal mehr Energie gewonnen als mit Uran. 5) Schlacke. Die "Verbrennung" von Thorium erzeugt radioaktive Abfälle in viel geringeren Mengen als Uran und mit einer relativ kurzen Zerfallszeit: 500 Jahre anstelle von Hunderttausenden von Jahren. 6) Keine Bomben. Unter den Abfällen befindet sich kein (oder nur sehr wenig) Plutonium, ein Material, aus dem Bomben gebaut werden können. 7) Verbrenne die Schlacke. Im Gegensatz dazu ist es in einem Thoriumreaktor auch möglich, den durch Uran erzeugten radioaktiven Abfall zu "verbrennen". Energieverstärker. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, eine Thoriumanlage zu bauen. Carlo Rubbia hat vor einem Jahrzehnt bei Cern in Genf eine Anlage erfolgreich getestet - technisch "Energieverstärker" genannt und auch "Rubbiatron" genannt (siehe Bild oben).

Kreative Energie Eine SkySerpent-Wirbelwindschlange ist ein Satz von Propellern, die miteinander verbunden und so ausgerichtet sind, dass keiner dem anderen folgt.

WindtürmeWindtürme: Simulation einer futuristischen Anlage. Klicken Sie hier, um die Fotogalerie "Energie aus dem Wind mit einer Wirbelwindschlange" zu öffnen.

Traditionelle Windkraftanlagen haben ein bewährtes Design. Aber sie müssen gut voneinander getrennt sein, um nicht im Gefolge des anderen zu stehen. Ausrichten. Um das Problem zu lösen und auf den intensivsten Wind in größeren Höhen zuzugreifen (in Bodennähe wird der Wind durch die Reibung mit der Oberfläche gebremst), hat der Erfinder, der Amerikaner Doug Selsam, das Set SkySerpent entwickelt von Propellern miteinander verbunden und so ausgerichtet, dass keiner im Gefolge des anderen ist. Selsam hat bereits einen Prototyp erstellt, der 3 Kilowatt erzeugt, aber sein Traum ist es, ganze Anlagen zu bauen.

Kreative Energie Der Untergrund stellt ein riesiges Wärmespeicher dar. Je mehr wir unter Tage gehen, desto mehr Wärme wird gefunden und aus dieser Wärme kann Energie gewonnen werden.

Der Hot SpotGeothermie: Klicken Sie hier, um die Fotogalerie "Die Erde, unerschöpfliche Quelle" zu öffnen, in der erklärt wird, wie diese Technologie geboren und genutzt wird.

Wenn Sie schon ein paar Meter graben, können Sie Wärmepumpen für Eigentumswohnungen erstellen (siehe Focus 172), die im Prinzip auch Energie produzieren können: Wenn jeder Italiener 1 kW erzeugt (was wird benötigt, um einen Haartrockner zum Laufen zu bringen) ) auf diese Weise würde es insgesamt 50 GW erreichen, wie bei 50 Kernkraftwerken. Heiße Steine. Wenn Sie tiefer graben, können Sie große Anlagen mit hohen Energieerträgen bauen. Aus diesem Grund interessieren sich viele für heiße Gesteine ​​(150-250 ° C), die sich in einer Tiefe von ca. 5 km befinden. Diese als "heißes trockenes Gestein" bezeichnete Technik funktioniert folgendermaßen: Injizieren von Wasser in die Tiefe mit einem Brunnen; Das Wasser verdampft, durchdringt die Risse im Gestein (die durch den thermischen Schock, der durch das Einspritzen von kaltem Wasser unter hohem Druck entsteht, künstlich erzeugt werden) und steigt aus einem angrenzenden Brunnen auf, um eine Turbine zu betreiben, wenn sie die Oberfläche erreicht. Dann beginnt der Zyklus von neuem. PROBLEME Diese Technologie wird in Australien, den USA und der Schweiz untersucht. Unter anderem in der Schweiz verursachte das Wasserpumpen ein Erdbeben der Stärke 3, 4 auf der Richterskala (leicht, aber spürbar). Glück gehabt. In Italien ist die Situation anders, weil wir hier in tieferen Tiefen heiße Steine ​​und Wasser finden, also ist es besser, diese auszubeuten. "Die in Betrieb befindlichen geothermischen Anlagen befinden sich in Larderello-Monte Amiata mit einer installierten Leistung von 800 MW, was 1, 8% des nationalen Bedarfs und 25% des Bedarfs der Toskana entspricht", erklärt Giuseppe De Natale, Forschungsleiter bei Nationales Institut für Geophysik und Vulkanologie. "Aber das gesamte Gebiet zwischen der Toskana und Kampanien könnte mit umweltfreundlichen Anlagen genutzt werden: Technisch könnte es in 15 Jahren 20% des nationalen Bedarfs erreichen." ANDERE DOKUMENTE Fotogalerie: Geysir, der Hot Spot. Multimedia: Anatomie eines Vulkans.

Kreative Energie Elektronische Kacheln zur Rückgewinnung von Wärmeabfällen Warum nicht die "verschwendete" Energie aus Wärmekraftwerken zurückgewinnen?

Seebeck-EffektSeebeck-Effekt: Klicken Sie hier, um das Bild zu vergrößern und die Details des Experiments zu sehen, das den Seebeck-Effekt erklärt.

Für die weltweite Versorgung von Stromnetzen produzieren die Anlagen 15 Milliarden Watt. Dies geschieht hauptsächlich durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe, allerdings mit einem aus energetischer Sicht wenig effizienten Prozess: Weitere 15.000 GW (Milliarden Watt) werden in Form von Wärme verteilt ... Warum nicht zumindest teilweise diese verschwendete Energie zurückgewinnen? Fliesen. In der Theorie wird dank eines Phänomens, das 1821 vom estnischen Physiker Thomas Johann Seebeck entdeckt wurde, durch Erhitzen des Kontaktpunkts zwischen zwei Stäben aus verschiedenen Metallen und Halten der anderen Enden auf einer niedrigeren Temperatur eine Potentialdifferenz erzeugt, die a speisen kann Stromkreis. "Es werden Fliesen hergestellt, die in der Nähe von Wärmequellen wie Haushaltsöfen oder Industrieanlagen angebracht werden können", erklärt Dario Narducci, Professor für Materialwissenschaften an der Universität Milano Bicocca, der ein Forschungsprojekt dieser Art koordiniert. «Der Ertrag (der Anteil der zurückgewonnenen Energie) liegt derzeit unter 10% und erfordert teure Baumaterialien. Wenn wir jedoch in diesem Sektor investieren, können wir in Zukunft voraussichtlich höhere Erträge und wirtschaftliche Materialien wie Silizium erzielen. "

Kreative Energie U-Boot-Turbinen, um den Gezeiten Energie zu entziehen Durch die natürliche Bewegung des Wassers sind bereits neue Generatoren in Betrieb, die Strom produzieren.

Elektrische AnakondaAnaconda ist das ökologischste Seeungeheuer, das es gibt. Und es produziert Energie (lesen Sie die Nachrichten).

Die Meere der Erde sind in ständiger Bewegung: Wellen, Gezeiten, Meeresströmungen ... Wenn Sie ein wenig Energie aus diesen sich bewegenden Flüssigkeiten stehlen könnten, könnten Sie viele Städte ernähren. Auf den Orkney-Inseln nördlich von Schottland experimentiert das EMEC (European Marine Energy Centre) mit neuen Technologien dieser Art, um in den kommenden Jahren 20% des britischen Energiebedarfs zu decken.

Wavebob und OpenHydroOpenHydro nutzt die natürliche Bewegung des Wassers, um kostenlos und ohne Ende aus dem Meer Energie zu gewinnen (lesen Sie die Nachrichten).

Wellen und Gezeiten Bisher wurden zwei innovative Systeme getestet: Pelamis, eine Metallschlange, die in der Lage ist, Energie aus den Bewegungen der Wellen (siehe Focus 187) an der Oberfläche zu gewinnen, und eine Turbine, die von OpenHydro aus Dublin im Meeresboden installiert wurde, um die Wasserströme zu nutzen, die von der Gezeiten. Vernetzt. Letztere wurde nach 18-monatiger Testphase im Mai 2007 eingeweiht und erzeugt 250 KW, die in das britische Stromnetz einspeisen. OpenHydro bereitet derzeit die Installation von 1 MW-Turbinen in der Bay of Fundy (Kanada) und im Ärmelkanal vor.

Kreative Energie Kann aus Wasser Kraftstoff werden? Hypothese: Mit Radiowellen wird das Meerwasser entzündlich (aber es wird Energie verbraucht).

Feuerwasser ...Löschwasser: Siehe das Video unten auf dieser Seite.

Um die Fotos (und Videos im Internet) zu sehen, glaubt man fast nicht: Ein mit Meerwasser gefülltes Reagenzglas, das von Radiowellen bombardiert wird und Feuer fängt. Unterstützt wird es von John Kanzius, dem amerikanischen Ingenieur, der das bizarre Phänomen zufällig entdeckt hat. Kanzius hatte ein Radiowellengerät (*) entwickelt, um mit Medizintechnik zu experimentieren. Eines Tages beschloss er, seine Geräte für ein anderes Experiment zu verwenden: die Entsalzung von Meerwasser, um es trinkbar zu machen. Aber das Wasser fing Feuer. Entflechtung. Der Versuch wurde in anderen Laboratorien mit identischer Wirkung wiederholt. Die Erklärung? Allgemein scheint es, dass Radiowellen die Spaltung von Wassermolekülen bewirken und Wasserstoff erzeugen. Und die Anwesenheit von Salz scheint wichtig zu sein, um das Phänomen zu aktivieren. Das ist faszinierend, aber es ist noch nicht klar, welche Anwendungen es haben könnte. Mit Sicherheit wird es die Energieprobleme des Planeten nicht lösen, da die Energie, die zum Verbrennen von Meerwasser (in Form von Radiowellen *) benötigt wird, höchstwahrscheinlich größer ist als die durch Verbrennung freigesetzte Energie. (*) "Mikrowelle" korrigiert in "Radiowellen" vom 31.7.2008. Vielen Dank an Alessandra Smarra für die Meldung. Eine kurze Sequenz aus dem Videoclip zur Entdeckung von John Kanzius

Kreative Energie Ein Vollmetall: Sie produzieren kein CO2 und recyceln. Wenn ein Metall auf eine Größe reduziert wird, die 10.000-mal dünner ist als ein Haar, kann es in einem dieselähnlichen Motor verbrennen.

Motoren mit MetallantriebWerden wir neben denen der "Super" auch Metallpumpen haben? (Grafiken © Stefano Ranfi. Klicken Sie hier, um das Bild zu vergrößern.)

Wussten Sie, dass Eisenwolle brennbar ist? Es passiert, weil alle Metalle mit Luft reagieren und oxidieren. Oft merken wir es nicht, weil die Oxidation nur an der Oberfläche stattfindet. Wenn jedoch die Oberfläche zunimmt, weil das Metall in eine dünne Wolle oder ein Pulver umgewandelt wird, wird das Phänomen energischer und sogar explosiver. Entzündlich. Tatsächlich werden Metallpulver als Raketentreibstoff verwendet. Dave Beach, ein Forscher am Oak Ridge National Laboratory, hat diese Idee auf die Spitze getrieben: Er schlägt vor, Motoren zu verwenden, die Eisen-, Aluminium- oder Borstaub anstelle von Benzin verbrennen. Wenn das Pulver 10.000-mal dünner ist als ein Haar, kann es laut Beach in einem dieselähnlichen Motor verbrennen. Und ohne Umweltverschmutzung: Die Verbrennung würde bei nur 500 ° C stattfinden, also ohne Stickoxide oder andere Schadstoffe zu erzeugen, während der Abfallstaub gesammelt und anschließend mit einem chemischen Prozess reaktiviert werden könnte. Bessere Batterien. Die Idee ist faszinierend, aber es ist schwierig, sie in die Praxis umzusetzen. "Eine realistischere Idee sind Metall-Luft-Batterien", erklärt Ugo Bardi, "zum Beispiel Zink-Luft oder Aluminium-Luft. Letzterer Typ wurde vom Militär in den USA erfolgreich getestet ". Und sie können mit einem elektrochemischen Prozess oder durch erneutes Schmelzen von Metallen aufgeladen werden.

Kreative Energie Die Energie der Stufen Wenn eine Stufe 10 W erzeugt, kann eine Menschenmenge ein Stadion beleuchten ...

Energie in kleinen Schritten ...Ergreifen Sie die Schritte zur Energieerzeugung: Die Idee stammt vom Briten David Webb. (Grafiken © Stefano Ranfi. Klicken Sie hier, um das Bild zu vergrößern.)

Laternenpfähle, Ampeln, Schilder: In Zukunft könnten sie von der "gestohlenen" Energie der Fußgänger gespeist werden, so der britische Ingenieur David Webb . Es funktioniert dank eines Lagersystems, das unter dem Boden oder der Treppe verborgen ist: Jedes Mal, wenn Sie auf eines treten, wird Druck auf eine Flüssigkeit ausgeübt, die eine Reihe von Mikroturbinen betreibt und Elektrizität erzeugt. Das gleiche Prinzip könnte auf die Durchfahrt von Fahrzeugen und Zügen angewendet werden. In der U-Bahn. Sicher kann diese Erfindung nicht die Lösung der Energieprobleme der Welt sein, aber sie könnte ihren Beitrag leisten: Schätzungen zufolge könnten die 34.000 Menschen, die stündlich in der Vittoria-Station der Londoner U-Bahn in der Mitte vorbeikommen, 6.500 Litern aufrechterhalten. Glühbirnen.