Vaclavas Smilas: genijaus, galinčio išgelbėti planetą, idėjos

Vaclav Smil, idėjos, galinčios pakeisti pasaulį

Taką nutiesė aplinkosaugininkas Vaclavas Smilas, Manitobos universiteto Kanadoje mokslininkas, knygos autorius „Išradimas ir naujovės: trumpa triukšmo ir nesėkmių istorija“, kuriame, nepasitikėdamas tais, kurie žada ypatingus ir nepasiekiamus išradimus, jis pasakė savo „norų sąrašą“ išgelbėti pasaulį, laikydamas kojas pritvirtintas prie realybės. Jis parašė daugiau nei 40 knygų ir beveik 500 straipsnių energetikos, aplinkos ir technologijų temomis.. 2010 m. žurnalas „Foreign Policy“ jį įtraukė į 100 geriausių globalių mąstytojų, o 2014 m. tapo Kanados ordino nariu. Paskelbtam Einaudiui Skaičiai nemeluoja. Trumpos istorijos suprasti pasaulį (2021 ir 2023) ir Kaip iš tikrųjų veikia pasaulis. Energija, maistas, aplinka, žaliavos: mokslo atsakymai (2023).

„Pagrindinės naujovės, mano nuomone, – aiškina jis – yra susijusios su daugybe problemų, kurias turime skubiai spręsti. Jie sutelkia dėmesį į sritys, kurios turės didžiausią įtaką žmonių gerovei ir aplinkai ir kur jau yra daug žinių, kuriomis galima remtis“.

Ko tau dabar iš tikrųjų reikia?

Atsikratykite iškastinio kuro transportui ir tam jums reikia super baterijų, efektyvesnių, kad sukauptų pakankamai elektros energijos transporto priemonėms: ličio jonų baterijosŠiuo metu jie yra geriausias pasirinkimas elektriniams automobiliams, mobiliesiems telefonams, nešiojamiesiems kompiuteriams ir kitiems nešiojamiems elektroniniams prietaisams maitinti. Geriausio tipo rinkoje energijos tankis yra 755 Wh/l, o tuo tarpu Kalifornijos Amprius Technologies kuria naujos kartos ličio baterijas, galinčias sukaupti 1150 Wh/l.

Kodėl ličio jonų baterijos naudojamos vis dažniau?

Kaip pavyzdį paimkime elektrinių dviračių ličio jonų baterijas:

Ličio jonų (Li-Ion) akumuliatoriai dabar yra plačiausiai naudojama technologija elektrinių dviračių pasaulyje, nes dėl jų galios ir svorio santykis, gali nukeliauti didelius atstumus vienu įkrovimu, 60% sumažina klasikinių švino baterijų svorį.

Jie turi labai mažą savaiminio išsikrovimo lygį ir dėl dažno įkrovimo neturi vadinamojo „atminties efekto“. Vidinis valdymo blokas (BMS) valdo kiekvieno atskiro elemento įtampą tiek iškrovimo, tiek įkrovimo fazėse, kad nebūtų pažeistas visas akumuliatoriaus blokas.

Virvės traukimas tarp energijų

Ir vis dėlto, nepaisant patobulinimų, akumuliatorių energijos tankis išlieka gerokai mažesnis nei skystojo kuro, kuris vis dar dominuoja transporte: benzinas siekia 9600 Wh/l, reaktyvinis žibalas – 10.300 Wh/l, dyzelinas – 10.700 Wh/l. Todėl, turėtų būti įmanoma užpildyti atotrūkį tarp baterijų ir iškastinio kuro energijos tankio.

Per pastaruosius 50 metų maksimalus naudojamų baterijų energijos tankis išaugo penkis kartus. Jei tokią normą išlaikysime artimiausius 50 metų, pasieksime 3750 Wh/l. Rezultatas, kuris palengvintų sunkųjį transportą keliais ir jūra elektra varomomis transporto priemonėmis, tačiau kurio vis tiek nepakaktų elektra varomam Boeing 787 varikliui.

Ankštinių augalų galia

Kalbant apie žemės ūkį, jei norite, kad jis būtų tvarus, iššūkis yra ne mažesnis. Tai veikla, turinti labai didelį poveikį dėl vandens suvartojimo, žemės naudojimo ir taršių azotinių trąšų išleidimo. Pagrindinė naujovė, pasak Smilio, būtų galimybė auginti augalus, kuriems nereikia cheminių trąšų (2020 m. žemės ūkio paskirties žemė gavo 113 mln. tonų, 40 proc. daugiau nei 2000 m.): tai augalai, gebantys natūraliai pasisavinti nitratus kaip ankštiniai augalai. daryti, kurios naudojasi prie šaknų prisirišusiais simbiotiniais mikroorganizmais. Raktas būtų izoliuoti ankštinių augalų genus, kurie leidžia fiksuoti azotą ir perkelti juos į javų ir daržovių augalus.

produktyvi fotosintezė

Mums reikia ir produktyvesnės fotosintezės – augalai tikrai neefektyviai paverčia saulės energiją į biomasę. Tik pusė augalą pasiekiančios saulės spinduliuotės gali būti panaudota pačiai fotosintezei., procentas sumažėja iki 44%, atėmus lapų atspindėtą šviesą. Žingsnis po žingsnio galiausiai skaičiuojama, kad tik 4,5% saulės energijos paverčiama angliavandeniais.

Todėl net ir santykinai nedidelis pagerėjimas labai pakeistų pasėlių derlių, taigi ir pasaulinį maisto prieinamumą, kad būtų galima tinkamai pamaitinti populiaciją, kuri iki 10.000 m. gali siekti 2050 mlrd. pagerinti biomasės sintezės procesąPavyzdžiui, nustatant genus, dėl kurių šaknys veiksmingiau renka vandenį ir maistines medžiagas, o vėliau juos įtraukiant į visų dominančių augalų DNR. Taip pat reikėtų parinkti didesnio derlingumo ir greitesnio augimo augalus.

Vaclavo Smilio iliuzija ir savaime išsivalančios fotovoltinės sistemos

Atsinaujinanti tema, pasiekiama visiems. Smil galvoja apie savaime išsivalančias fotovoltines sistemas, kurie gali būti naudojami kaip dažai ant sienų ir kaip stiklas pastatų languose. Fotovoltinės sistemos, paverčiančios saulės energiją į elektros energiją, gali būti montuojamos bet kurioje saulėtoje vietoje. Pažangiausios versijos išlaiko savo veikimą mažiausiai 20 metų.

Todėl idealu būtų miestus iškloti šiomis sistemomis, dšalinti fotovoltines dangas taikyti bet kuriame miesto paviršiuje, įvesti vietiniuose tinkluose pagamintą elektros energiją. Žinoma, tai yra žaidimas, jei šie įdėklai taip pat išsivalo savaime, todėl laikui bėgant jie išlieka funkcionalūs.

Artėjame prie Vaclovo Smilio svajonės: elektrą gaminantys saulės langai jau yra rinkoje. Simbolinis pavyzdys – Pilkington kompanija, gaminanti savaime išsivalančius langus, kurių fotokatalizinės dangos reaguoja su saulės šviesa, kad suskaidytų ir ištirptų nešvarumai. Kitas žingsnis bus padaryti šias medžiagas prieinamas ir pritaikytas kiekvienam.

Fotovoltinio stiklo pradžia…

La fotovoltinio stiklo istorija prasidėjo prieš trejus metus, kai tyrėjų komanda iš Medžiagų mokslo katedros Milano-Bikokos universitetas jam pavyko įgyvendinti tokį įsipareigojimą, kuris daugeliui gali atrodyti kaip mokslinė fantastika. Komanda paskelbė apie fotovoltinio stiklo atsiradimą, galintį gaminti elektros energiją per šviesą .

Tokio tipo saulės sistema gali būti sklandžiai integruota į didelių pastatų architektūrą ir ne tik. Skirtumas nuo paprasto stiklo yra pridėjus optiškai aktyvios medžiagos , nanosferos, kurios sugeria šviesą ir vėl skleidžia ją kaip energiją. Plokštelės įkišamos į a trijų sluoksnių dvigubi stiklai ir garantuoti termoakustinę izoliaciją bei fotovoltinio įrenginio apsaugą nuo supančios aplinkos.

Kokie yra fotovoltinių langų privalumai?

Langai su stiklu PV integrado turi keletą privalumų, iš tikrųjų tai yra struktūros gana stabilus, be jokio neigiamo poveikio atsparumui. Be to, jie per daug nesumažina natūralios namų spinduliuotės, nes garantuoja iki 80% skaidrumas. Priešingai, jie užtikrina gana aukštą našumą, yra pagaminti iš Ekologinės medžiagos, turi mažą kainą ir leidžia sutaupyti daugiau energijos jūsų namuose.

Kokie yra fotovoltinio stiklo trūkumai?

Kaip ir bet kuris gaminys, fotovoltinis stiklas turi ir trūkumų. Pastarasis gali būti vertinamas pagal efektyvumas , iš tikrųjų tradicinė fotovoltinė sistema gali būti orientuota ir pakreipta pagal saulės spinduliuotę. Tačiau fotovoltiniai langai visada stovėkite tiesiai ir ši padėtis sumažina energijos gamybą, lyginant su klasikine skydų sistema.

tikras žalias plastikas

Mums taip pat reikia tikrai „žalios“ plastiko. Pasaulyje per metus pagaminama beveik 400 milijonų tonų plastiko, iš kurių beveik visi patenka į sąvartynus. Tik nedidelė dalis yra perdirbama o tam, pastebi Smil, reikėtų pramoniniu mastu ir pigiais procesais gaminti tikrai biologiškai skaidų plastiką, pavyzdžiui, pagamintą iš atliekų arba mikroorganizmų.

planetinė karštinė

Prieš planetų karštligę, priduria mokslininkas, neatmetama galimybė, kad vieną dieną turėsime griebtis „milžiniško skėčio nuo saulės“, uždėto kosmose ir galinčio nukreipti nuo 1 iki 2% saulės šviesos. Ši kliūtis turėtų būti pastatyta maždaug už 1,5 milijono kilometrų, taške tarp Saulės ir Žemės, kur jų gravitacinės jėgos panaikina viena kitą, kad konstrukcija išliktų stabili. Šiuo metu tai yra prieštaringa ir brangi perspektyva, o Smilas tai vertina kaip „pokštą“, jei CO2 emisija nebus pakankamai sumažinta.

Bet tai dar ne viskas Vaclavui Smiliui...

Skubios ir galimos naujovės čia nesibaigia, – apibendrina Smil. Jo knyga yra skirta kaip raminantis pasakojimas apie tai, kaip technologijos ir kūrybiškumas gali būti lemiami sprendžiant didžiąją dabarties dramą – klimato kaitą.