فاتسلاف سميل: أفكار عبقرية يمكنها إنقاذ الكوكب

فاكلاف سميل ، أفكار يمكن أن تغير العالم

تم وضع المسار من قبل دعاة حماية البيئة فاتسلاف سمايلباحث بجامعة مانيتوبا بكندا مؤلف الكتاب "الاختراع والابتكار: لمحة تاريخية عن الضجيج والفشل"، حيث لا يثق في أولئك الذين يعدون باختراعات غير عادية وغير قابلة للتحقيق ، وقال "قائمة أمنياته" لإنقاذ العالم ، والحفاظ على قدميه مرتكزة على الواقع. كتب أكثر من 40 كتابًا وما يقرب من 500 مقالة في الطاقة والبيئة والتكنولوجيا.. في عام 2010 ، تم اختياره كواحد من أفضل 100 مفكر عالمي من قبل مجلة فورين بوليسي وفي عام 2014 أصبح عضوًا في وسام كندا. ل Einaudi المنشورة الأرقام لا تكذب. قصص قصيرة لفهم العالم (2021 و 2023) و كيف يعمل العالم حقا. الطاقة والغذاء والبيئة والمواد الخام: إجابات من العلم (2023).

"المستجدات الرئيسية ، في رأيي - يشرح - تشير إلى سلسلة من القضايا التي يجب أن نتصدى لها بشكل عاجل. يركزون على المجالات التي سيكون لها أكبر تأثير على رفاهية الإنسان والبيئة وحيث توجد بالفعل ثروة من المعرفة يمكن البناء عليها ".

ما الذي تحتاجه حقًا الآن؟

تخلص من الوقود الأحفوري من أجل النقل ولهذا تحتاج إلى بطاريات فائقة ، وأكثر كفاءة لتخزين ما يكفي من الكهرباء لوسائل النقل: بطاريات الليثيوم أيونتُستخدم اليوم لتشغيل السيارات الكهربائية والهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة الإلكترونية المحمولة الأخرى ، وهي حاليًا خيارك الأفضل. أفضل نوع في السوق له كثافة طاقة تبلغ 755 واط / لتر ، وفي الوقت نفسه ، تعمل شركة California Amprius Technologies على تطوير جيل جديد من بطاريات الليثيوم القادرة على تخزين 1150 واط / لتر.

لماذا يتم استخدام بطاريات الليثيوم أيون أكثر وأكثر؟

لنأخذ بطاريات الليثيوم أيون للدراجات الكهربائية كمثال:

تعد بطاريات LITHIUM ION (Li-Ion) الآن أكثر التقنيات استخدامًا في عالم الدراجات الكهربائية منذ ذلك الحين ، وذلك بفضل نسبة الطاقة إلى الوزن ، يمكن أن يسافر لمسافات طويلة في إعادة شحن واحدة ، تقليل وزن بطاريات الرصاص الكلاسيكية بنسبة 60٪.

لديهم تفريغ ذاتي منخفض للغاية وليس لديهم ما يسمى "تأثير الذاكرة" بسبب إعادة الشحن المتكررة. تدير وحدة التحكم الداخلية (BMS) جهد كل خلية فردية في كل من مرحلتي التفريغ والشحن ، حتى لا تتلف مجموعة البطارية بأكملها.

شد الحبل بين الطاقات

ومع ذلك ، على الرغم من التحسينات ، تظل كثافة طاقة البطاريات أقل بكثير من كثافة الوقود السائل الذي لا يزال يهيمن على النقل: يصل البنزين إلى 9600 واط / لتر ، والكيروسين النفاث 10.300 واط / لتر.ديزل i 10.700 واط / لتر. لذلك، ينبغي أن يكون من الممكن سد الفجوة بين كثافة طاقة البطاريات والوقود الأحفوري.

على مدى السنوات الخمسين الماضية ، زادت كثافة الطاقة القصوى للبطاريات المستخدمة خمسة أضعاف. إذا حافظنا على هذا المعدل خلال الخمسين عامًا القادمة ، فسنصل إلى 50 واط / لتر. نتيجة من شأنها أن تسهل النقل الثقيل عن طريق البر والبحر بالمركبات الكهربائية والتي ، مع ذلك ، لا تزال غير كافية لتشغيل طائرة بوينج 50 التي تعمل بالطاقة الكهربائية.

قوة البقوليات

بالنسبة للزراعة ، إذا كنت تريدها أن تكون مستدامة ، فإن التحدي لا يقل عن ذلك. إنه نشاط ذو تأثير كبير للغاية بسبب استهلاك المياه واستخدام الأراضي وإطلاق الأسمدة النيتروجينية الملوثة. يتمثل أحد الابتكارات الرئيسية ، وفقًا لسميل ، في القدرة على تطوير نباتات لا تحتاج إلى أسمدة كيماوية (في عام 2020 ، استقبلت الأراضي الزراعية 113 مليون طن ، بزيادة 40٪ عن عام 2000): إنها نباتات قادرة على امتصاص النترات بشكل طبيعي مثل البقول. do ، التي تستفيد من الكائنات الحية الدقيقة التكافلية المرتبطة بالجذور. سيكون المفتاح عزل جينات البقوليات التي تسمح بتثبيت النيتروجين ونقلها إلى نباتات الحبوب والنباتات.

التمثيل الضوئي المنتج

نحتاج أيضًا إلى المزيد من التمثيل الضوئي المثمر - فالنباتات غير فعالة حقًا في تحويل الطاقة الشمسية إلى كتلة حيوية. يمكن استخدام نصف الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى النبات فقط في عملية التمثيل الضوئي نفسها.، وهي نسبة تنخفض إلى 44٪ بعد طرح الضوء المنعكس من الأوراق. خطوة بخطوة ، تشير التقديرات في النهاية إلى أن 4,5٪ فقط من الطاقة الشمسية يتم تحويلها إلى كربوهيدرات.

لذلك ، حتى التحسين البسيط نسبيًا من شأنه أن يحدث فرقًا كبيرًا في غلات المحاصيل ، وبالتالي في التوافر العالمي للغذاء لإطعام السكان الذين قد يصلون إلى 10.000 مليارات بحلول عام 2050. لذلك ، يجب أن يعمل البحث من أجل تحسين عملية تخليق الكتلة الحيوية، على سبيل المثال ، من خلال تحديد الجينات التي تجعل الجذور أكثر كفاءة في جمع المياه والمغذيات ، ثم دمجها في الحمض النووي لجميع النباتات التي تعتبر ذات أهمية. سيكون من الضروري أيضًا اختيار نباتات ذات عوائد أعلى ونمو أسرع.

وهم فاكلاف سميل والأنظمة الكهروضوئية ذاتية التنظيف

موضوع متجدد في متناول الجميع. يفكر سميل في الأنظمة الكهروضوئية ذاتية التنظيف ، يمكن استخدامه كطلاء على الجدران وكزجاج في نوافذ المباني. يمكن تركيب الأنظمة الكهروضوئية ، التي تحول الطاقة الشمسية إلى كهرباء ، في أي مكان مشمس. تحافظ الإصدارات الأكثر تقدمًا على أدائها لمدة 20 عامًا على الأقل.

وبالتالي ، سيكون الوضع المثالي هو تزويد المدن بهذه الأنظمة ، دتخلص من الطلاءات الكهروضوئية للتطبيق في أي سطح عمراني ، لإدخال الكهرباء المنتجة في الشبكات المحلية. بطبيعة الحال ، إنها لعبة إذا كانت هذه البطانات ذاتية التنظيف أيضًا ، لذا فهي تظل وظيفية بمرور الوقت.

نحن نقترب من حلم فاكلاف سميل: النوافذ الشمسية التي تولد الكهرباء معروضة بالفعل في السوق. مثال رمزي هو شركة Pilkington ، التي تنتج نوافذ ذاتية التنظيف تتفاعل طلائها الضوئي مع ضوء الشمس لتفتيت وحل الأوساخ. ستكون الخطوة التالية هي جعل هذه المواد ميسورة التكلفة وقابلة للتكيف ، في متناول الجميع.

بدايات الزجاج الكهروضوئي ...

La تاريخ الزجاج الكهروضوئي بدأ قبل ثلاث سنوات ، عندما فريق البحث من قسم علوم المواد في جامعة ميلانو بيكوكا لقد نجح في مهمة قد تبدو للكثيرين مثل الخيال العلمي. بشر الفريق بوصول زجاج ضوئي قادر على ذلك إنتاج الكهرباء من خلال الضوء .

يمكن دمج هذا النوع من النظام الشمسي بسلاسة في هندسة المباني الكبيرة وما بعدها. يكمن الاختلاف مع الزجاج العادي في إضافة المواد الفعالة بصريا ، وهي عبارة عن أغلفة نانوية تمتص الضوء وتعيد إصداره كطاقة. يتم إدخال اللوحات في ملف طبقة مزدوجة من الزجاج المزدوج ويضمن العزل الحراري الصوتي وحماية الجهاز الكهروضوئي من البيئة المحيطة.

ما هي مزايا النوافذ الكهروضوئية؟

النوافذ بالزجاج PV متكامل تقدم العديد من المزايا ، في الواقع ، إنها هياكل مستقرة تمامادون أي تأثير سلبي على المقاومة. بالإضافة إلى ذلك ، فهي لا تقلل بشكل مفرط من الإشعاع الطبيعي للمنزل ، لأنها تضمن شفافية تصل إلى 80٪. على العكس من ذلك ، فهي تضمن أداءً عاليًا إلى حد ما ، فهي مصنوعة من المواد البيئية، بتكلفة منخفضة وتسمح بتوفير أكبر للطاقة في منزلك.

ما هي عيوب الزجاج الكهروضوئي؟

مثل أي منتج ، فإن الزجاج الكهروضوئي له أيضًا عيوبه. يمكن رؤية هذا الأخير من حيث كفاءة ، في الواقع ، يمكن توجيه وإمالة النظام الكهروضوئي التقليدي وفقًا للإشعاع الشمسي. ومع ذلك ، فإن النوافذ الكهروضوئية قف دائما منتصبا ويقلل هذا الوضع من إنتاج الطاقة مقارنة بنظام الألواح الكلاسيكية.

بلاستيك أخضر حقيقي

نحتاج أيضًا إلى بلاستيك "أخضر" حقًا. يقترب الإنتاج العالمي من البلاستيك من 400 مليون طن سنويًا ، ينتهي الأمر جميعها تقريبًا في مدافن النفايات. يتم إعادة تدوير جزء أقلية فقط ولهذا ، يلاحظ سميل ، أنه سيكون من الضروري إنتاج بلاستيك قابل للتحلل البيولوجي حقًا على نطاق صناعي وبعمليات منخفضة التكلفة ، على سبيل المثال ، مصنوع من مواد النفايات أو ينتج عن الكائنات الحية الدقيقة.

حمى الكواكب

ضد حمى الكواكب - يضيف الباحث - ليس من المستبعد ، يومًا ما ، أن نلجأ إلى "مظلة عملاقة" ، تُطبق في الفضاء وقادرة على تحويل ما بين 1 و 2 ٪ من ضوء الشمس. يجب أن يكون هذا الحاجز متوقفًا على بعد حوالي 1,5 مليون كيلومتر ، عند النقطة بين الشمس والأرض حيث تلغي قوى الجاذبية بعضها البعض حتى يظل الهيكل في وضع مستقر. في الوقت الحالي ، هذا احتمال مثير للجدل ومكلف ويرى سميل أنه "مزحة" إذا لم يتم تقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بشكل كافٍ.

لكن هذا ليس كل شيء لفاكلاف سميل ...

لا تنتهي الابتكارات العاجلة والممكنة هنا ، كما يختتم سميل. يهدف كتابه إلى تقديم وصف مهدئ للكيفية التي يمكن بها للتكنولوجيا والإبداع أن يكونا حاسمين في حل مأساة اللحظة العظيمة: تغير المناخ.