Вацлав Смил: идеи гения, которые могут спасти планету

Вацлав Смил, идеи, которые могут изменить мир

Путь проложен экологом Вацлав Смил, научный сотрудник Университета Манитобы, Канада, автор книги «Изобретение и инновации: краткая история шумихи и неудач», в котором, не доверяя тем, кто обещает необычайные и недостижимые изобретения, он изложил свой «список желаний» по спасению мира, не отрываясь от реальности. Он написал более 40 книг и около 500 статей по энергетике, окружающей среде и технологиям.. В 2010 году журнал Foreign Policy назвал его одним из 100 лучших мыслителей мира, а в 2014 году он стал членом Ордена Канады. Для Эйнауди опубликовано Цифры не лгут. Короткие истории, чтобы понять мир (2021 и 2023) и Как на самом деле устроен мир. Энергия, еда, окружающая среда, сырье: ответы науки (2023).

«Основные нововведения, на мой взгляд, — поясняет он, — относятся к ряду вопросов, которые мы должны срочно решить. Они сосредоточены на области, которые окажут наибольшее влияние на благополучие человека и окружающую среду и где уже есть богатые знания, на которые можно опереться».

Что вам действительно нужно прямо сейчас?

Избавьтесь от ископаемого топлива для транспорта, а для этого вам нужны супербатареи, более эффективные для хранения достаточного количества электроэнергии для транспортных средств: ионно-литиевые батареиИспользуемые сегодня для питания электромобилей, сотовых телефонов, ноутбуков и других портативных электронных устройств, они в настоящее время являются вашим лучшим выбором. Лучший тип на рынке имеет плотность энергии 755 Втч/л, а тем временем калифорнийская компания Amprius Technologies разрабатывает литиевые батареи нового поколения, способные хранить 1150 Втч/л.

Почему литий-ионные аккумуляторы используются все больше и больше?

Возьмем в качестве примера литий-ионные аккумуляторы электрических велосипедов:

ЛИТИЙ-ИОННЫЕ (Li-Ion) аккумуляторы в настоящее время являются наиболее широко используемой технологией в мире электрических велосипедов, поскольку благодаря их соотношение мощности к весу, может преодолевать большие расстояния на одной зарядке, снижение на 60% веса классических свинцовых аккумуляторов.

Они имеют очень низкий саморазряд и не имеют так называемого «эффекта памяти» из-за частых перезарядок. Внутренний блок управления (BMS) управляет напряжением каждой отдельной ячейки как в фазах разрядки, так и в фазах заряда, чтобы не повредить весь аккумуляторный блок.

Перетягивание каната между энергиями

И все же, несмотря на усовершенствования, плотность энергии аккумуляторов остается намного ниже, чем у жидкого топлива, которое все еще доминирует в транспорте: бензин достигает 9600 10.300 Втч/л, керосин для реактивных двигателей 10.700 XNUMX Втч/л, дизельное топливо XNUMX XNUMX Втч/л. Поэтому, должна быть возможность преодолеть разрыв между плотностью энергии батарей и ископаемых видов топлива..

За последние 50 лет максимальная плотность энергии используемых батарей увеличилась в пять раз. Если мы сохраним этот показатель в течение следующих 50 лет, мы достигнем 3750 Втч/л. Результат, который облегчил бы перевозку тяжелых грузов по суше и по морю с помощью электромобилей, но все же был бы недостаточен для питания электрического Боинга 787.

Сила бобовых

Что касается сельского хозяйства, если вы хотите, чтобы оно было устойчивым, задача не меньше. Это деятельность с очень высоким воздействием из-за потребления воды, землепользования и выброса загрязняющих азотных удобрений. Ключевым нововведением, по словам Смила, станет возможность выращивания растений, не нуждающихся в химических удобрениях (в 2020 г. на сельскохозяйственные угодья поступило 113 млн т, что на 40% больше, чем в 2000 г.): это растения, способные естественным образом поглощать нитраты, как бобовые. do, которые используют симбиотические микроорганизмы, прикрепленные к корням. Ключ был бы выделение генов бобовых, обеспечивающих фиксацию азота, и перенос их на злаковые и овощные растения.

продуктивный фотосинтез

Нам также нужен более продуктивный фотосинтез — растения действительно неэффективно преобразовывают солнечную энергию в биомассу. Только половина солнечной радиации, попадающей на растение, может быть использована в самом фотосинтезе., процент, который падает до 44% после вычитания света, отраженного листьями. Шаг за шагом, в конце концов, подсчитано, что только 4,5% солнечной энергии преобразуется в углеводы.

Таким образом, даже относительно небольшое улучшение будет иметь большое значение для урожайности сельскохозяйственных культур и, следовательно, для глобальной доступности продовольствия, чтобы адекватно прокормить население, которое к 10.000 году может достичь 2050 миллиардов человек. улучшить процесс синтеза биомассыНапример, идентифицируя гены, которые делают корни более эффективными в сборе воды и питательных веществ, а затем встраивая их в ДНК всех рассматриваемых растений. Также было бы необходимо выбрать растения с более высокой урожайностью и более быстрым ростом.

Иллюзия Вацлава Смила и самоочищающиеся фотоэлектрические системы

Возобновляемая тема, доступная каждому. Смил думает о самоочищающихся фотогальванических системах, которые можно наносить как краску на стены и как стекло в окнах зданий. Фотоэлектрические системы, преобразующие солнечную энергию в электричество, можно устанавливать в любом солнечном месте. Самые продвинутые версии сохраняют свою работоспособность не менее 20 лет.

Таким образом, идеальным было бы покрыть города этими системами.утилизировать фотогальванические покрытия применить на любой городской поверхности, ввести электроэнергию, произведенную в местных сетях. Естественно, это игра, если эти вкладыши также самоочищаются, поэтому они остаются функциональными в течение долгого времени.

Мы приближаемся к мечте Вацлава Смила: солнечные окна, которые генерируют электричество, уже на рынке. Символическим примером является компания Pilkington, производящая самоочищающиеся окна, фотокаталитические покрытия которых реагируют с солнечным светом, разбивая и растворяя грязь. Следующим шагом будет сделать эти материалы доступными и адаптируемыми, доступными для всех.

Начало фотогальванического стекла…

La история фотогальванического стекла началось три года назад, когда исследовательская группа из Департамента материаловедения в Миланский университет-Бикокка ему удалось осуществить предприятие, которое многим может показаться научной фантастикой. Команда объявила о появлении фотогальванического стекла, способного производить электричество через свет .

Этот тип солнечной системы может быть легко интегрирован в архитектуру больших зданий и не только. Отличие от обычного стекла заключается в добавлении оптически активные материалы , наносферы, которые поглощают свет и переизлучают его в виде энергии. Пластины вставляются в трехслойное двойное остекление и гарантировать термоакустическую изоляцию и защиту фотогальванического устройства от окружающей среды.

В чем преимущества фотоэлектрических окон?

Лас Вентанас со стеклом PV интегрированный предлагают несколько преимуществ, по сути, это структуры довольно стабильный, без какого-либо негативного влияния на сопротивление. Кроме того, они не слишком снижают естественную радиацию дома, так как гарантируют прозрачность до 80%. Наоборот, обеспечивают достаточно высокую производительность, изготавливаются с Экологические материалы, имеют низкую стоимость и обеспечивают большую экономию энергии в вашем доме.

Каковы недостатки фотоэлектрического стекла?

Как и любой продукт, фотогальваническое стекло также имеет свои недостатки. Последнее можно рассматривать с точки зрения эффективность , на самом деле традиционная фотогальваническая система может быть ориентирована и наклонена в соответствии с солнечным излучением. Фотогальванические окна, однако, всегда стоять прямо и это положение снижает выработку энергии по сравнению с классической панельной системой.

настоящий зеленый пластик

Нужен и по-настоящему «зеленый» пластик. Мировое производство пластмасс приближается к 400 миллионам тонн в год, и почти все они попадают на свалки. Только незначительная часть перерабатывается а для этого, замечает Смил, необходимо производить действительно биоразлагаемый пластик в промышленных масштабах и с помощью недорогих процессов, например, из отходов или микроорганизмов.

планетарная лихорадка

Против планетарной лихорадки, — добавляет ученый, — не исключено, что когда-нибудь нам придется прибегнуть к «гигантскому солнцезащитному козырьку», применяемому в космосе и способному отводить от 1 до 2% солнечного света. Этот барьер должен быть припаркован на расстоянии около 1,5 миллиона километров, в точке между Солнцем и Землей, где их гравитационные силы уравновешивают друг друга, чтобы структура оставалась в стабильном положении. На данный момент это спорная и дорогостоящая перспектива, и Смил рассматривает ее как «шутку», которую можно разыграть, если выбросы CO2 не сократятся в достаточной степени.

Но это еще не все для Вацлава Смила...

На этом актуальные и возможные инновации не заканчиваются, заключает Смил. Его книга призвана стать успокаивающим рассказом о том, как технологии и творчество могут сыграть решающую роль в разрешении великой драмы момента: изменения климата.