211service.com
Verdampingsmotoren kunnen meer vermogen produceren dan steenkool, met een enorm voorbehoud
Xi Chen
Technologie die gebruik kan maken van de hernieuwbare energie van natuurlijke waterverdamping zou een enorm deel van de energiebehoefte van het land kunnen opleveren, althans theoretisch (zie 'Wetenschappers vangen de energie van verdamping op om kleine motoren aan te drijven').
Prototype 'verdampingsgestuurde motoren' genereren kracht door de beweging van bacteriesporen die uitzetten en samentrekken als ze luchtvochtigheid absorberen en afgeven. Als het efficiënt en betaalbaar zou kunnen, zouden de apparaten meer dan 325 gigawatt aan elektriciteitsopwekkingscapaciteit kunnen leveren, steenkool voorbijstrevend , volgens een studie dinsdag gepubliceerd in Natuurcommunicatie .
Dat zou echter vereisen dat het oppervlak van elk meer en reservoir groter dan 0,1 vierkante kilometer in de onderste 48 staten, met uitzondering van de Grote Meren, wordt bedekt met arrays van de apparaten. Het is duidelijk dat dit rechtstreeks in strijd zou zijn met het bestaande economische en recreatieve gebruik en een groot aantal ernstige esthetische en ecologische problemen zou oproepen. Met name interfereren met verdamping op een voldoende grote schaal, over een meer dat groot genoeg is, kan zelfs het lokale weer veranderen.
Maar medeauteur van de studie, Ozgur Sahin, zegt dat het artikel meer een gedachte-experiment is dat is ontworpen om het potentieel van de technologie te onderstrepen en het belang om het verder te brengen dan laboratoriumschaal, in plaats van een letterlijk ontwikkelingsvoorstel.
Sahin, universitair hoofddocent biologische wetenschappen en natuurkunde aan de Columbia University, is van mening dat het een belangrijke bijdrage kan leveren aan schone energie- en klimaatdoelen, zelfs als het nooit in de buurt komt van de potentiële omvang die in het onderzoek wordt benadrukt.
Hij zegt dat vroege gebruiksscenario's afgelegen reservoirs kunnen omvatten die al waterkrachtcentrales opwekken, waar het niet zo waarschijnlijk is dat het andere toepassingen verstoort. Het zou het extra voordeel kunnen bieden van het verminderen van waterverlies door verdamping, waardoor de beschikbare hoeveelheid voor energieopwekking, irrigatie en andere behoeften toeneemt.
Het team van wetenschappers creëerde ook een kleine, door verdamping aangedreven auto, genaamd Eva.
Sahin en collega's van Columbia werken al jaren aan deze technologie. In een 2015 papier , beschreef het team een verdampingsmotor die vertrouwde op Bacillus subtilis sporen hechtten zich aan stapels film die aan sluitermechanismen waren bevestigd. Wanneer het apparaat boven water wordt geplaatst, nemen de sporen vocht op door natuurlijke verdamping en zetten uit, waardoor de sluiter wordt geopend en vocht kan ontsnappen. De sporen drogen vervolgens uit en trekken samen, waardoor de sluiter weer wordt gesloten en extra luchtvochtigheid naar binnen kan stromen en het proces opnieuw kan beginnen. Wanneer het apparaat is aangesloten op een generator, genereert de voortdurende oscillerende beweging een kleine hoeveelheid stroom.
Als MIT Technology Review eerder gemeld: 'Een wateroppervlak van acht centimeter bij acht centimeter kan gemiddeld ongeveer twee microwatt elektriciteit produceren (een microwatt is een miljoenste van een watt), en kan oplopen tot 60 microwatt.'
Het team is blijven werken aan het verbeteren van de efficiëntie en schaalbaarheid van de technologie en het verkennen van aanvullende materialen en middelen voor het hechten van sporen. Omdat de technologie grotendeels gebaseerd is op biologische materialen, kunnen de uiteindelijke kosten lager zijn dan die van fotovoltaïsche zonnecellen en andere technologieën waarvoor speciaal vervaardigde materialen nodig zijn, meent Sahin.
Cruciaal, Bacillus subtilis sporen blijven de noodzakelijke mechanische beweging uitvoeren, zelfs als ze dood of slapend zijn.
Bovendien vermijdt de technologie grotendeels de intermitterende beperkingen van wind- en zonne-energie, omdat, terwijl de verdampingssnelheden veranderen, ze niet stoppen. Bovendien, aangezien de apparaten de verdampingssnelheid verlagen, verhogen ze ook de temperatuur van het oppervlaktewater. Modellering in de nieuwe studie toonde aan dat door te overwegen de snelheid van dit proces te veranderen, ze een soort thermaalwaterbatterij konden creëren die opwekking en vraag in evenwicht houdt. Wanneer de snelheid wordt verhoogd, zou de hitte in het water de verdamping verhogen, waardoor de stroomopwekking wordt gestimuleerd.
We zouden ongeveer 98 procent van de tijd op warme en droge plaatsen op uurbasis aan de stroomvraag kunnen voldoen, zegt Sahin. Wat betekent dat u geen externe batterij nodig hebt om intermitterend te corrigeren.