Vaclav Smil: แนวคิดของอัจฉริยะที่สามารถช่วยโลกได้

Vaclav Smil แนวคิดที่สามารถเปลี่ยนแปลงโลกได้

เส้นทางถูกวางโดยนักอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม Vaclav Smilนักวิจัยแห่งมหาวิทยาลัยแมนิโทบา ในแคนาดา ผู้เขียนหนังสือ "การประดิษฐ์และนวัตกรรม: ประวัติโดยย่อของการโฆษณาชวนเชื่อและความล้มเหลว"ซึ่งด้วยความไม่ไว้วางใจผู้ที่ให้คำมั่นสัญญาถึงสิ่งประดิษฐ์ที่ไม่ธรรมดาและไม่สามารถบรรลุได้ เขาจึงกล่าวว่า เขาเขียนหนังสือมากกว่า 40 เล่มและเกือบ 500 บทความเกี่ยวกับพลังงาน สิ่งแวดล้อม และเทคโนโลยี. ในปี 2010 เขาได้รับเลือกให้เป็นหนึ่งใน 100 นักคิดระดับโลกโดยนิตยสาร Foreign Policy และในปี 2014 เขาได้กลายเป็นสมาชิกของภาคีแห่งแคนาดา สำหรับ Einaudi เผยแพร่ ตัวเลขไม่โกหก เรื่องสั้นเข้าใจโลก (พ.ศ. 2021 และ 2023) และ โลกทำงานอย่างไร พลังงาน อาหาร สิ่งแวดล้อม วัตถุดิบ คำตอบจากวิทยาศาสตร์ (2023)

“ในความเห็นของผม ความแปลกใหม่หลัก ๆ – เขาอธิบาย – อ้างถึงประเด็นต่าง ๆ ที่เราต้องแก้ไขอย่างเร่งด่วน พวกเขามุ่งเน้นไปที่ พื้นที่ที่จะมีผลกระทบต่อความเป็นอยู่ของมนุษย์และสิ่งแวดล้อมมากที่สุด และในที่ที่มีความรู้มากมายให้ต่อยอด”

สิ่งที่คุณต้องการจริงๆตอนนี้?

กำจัดเชื้อเพลิงฟอสซิลสำหรับการขนส่ง และเพื่อสิ่งนี้ คุณต้องใช้แบตเตอรี่พิเศษที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการเก็บไฟฟ้าให้เพียงพอสำหรับการขนส่ง: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนปัจจุบันใช้เพื่อจ่ายไฟให้กับรถยนต์ไฟฟ้า โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์พกพาอื่นๆ ซึ่งปัจจุบันเป็นทางเลือกที่ดีที่สุดของคุณ ประเภทที่ดีที่สุดในตลาดมีความหนาแน่นของพลังงานที่ 755 Wh/l และในขณะเดียวกัน Californian Amprius Technologies กำลังพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมรุ่นใหม่ที่สามารถเก็บพลังงานได้ 1150 Wh/l

ทำไมแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถึงถูกใช้มากขึ้นเรื่อยๆ?

ยกตัวอย่างแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนของรถจักรยานไฟฟ้า:

แบตเตอรี่ LITHIUM ION (Li-Ion) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลกของจักรยานไฟฟ้า เนื่องจาก อัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนัก สามารถเดินทางไกลได้ด้วยการชาร์จเพียงครั้งเดียว ลดน้ำหนักของแบตเตอรี่ตะกั่วแบบคลาสสิกลง 60%

พวกเขามีการปลดปล่อยตัวเองต่ำมากและไม่มีสิ่งที่เรียกว่า "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" เนื่องจากการชาร์จซ้ำบ่อยๆ หน่วยควบคุมภายใน (BMS) จะจัดการแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แต่ละเซลล์ทั้งในเฟสดิสชาร์จและเฟสชาร์จ เพื่อไม่ให้ชุดแบตเตอรี่ทั้งหมดเสียหาย

ชักเย่อระหว่างพลังงาน

แต่ความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่ยังคงต่ำกว่าเชื้อเพลิงเหลวที่ยังคงครองการขนส่งอยู่มาก: น้ำมันเบนซินถึง 9600 Wh/l น้ำมันก๊าดเจ็ท 10.300 Wh/l ดีเซล i 10.700 Wh/l ดังนั้น, ควรเป็นไปได้ที่จะเชื่อมช่องว่างระหว่างความหนาแน่นของพลังงานของแบตเตอรี่และเชื้อเพลิงฟอสซิล.

ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา ความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดของแบตเตอรี่ที่ใช้งานเพิ่มขึ้นห้าเท่า หากเราคงอัตรานี้ไว้อีก 50 ปี เราจะไปถึง 3750 Wh/l ผลลัพธ์ที่จะอำนวยความสะดวกในการขนส่งหนักทั้งทางถนนและทางทะเลด้วยยานพาหนะไฟฟ้า ซึ่งยังคงไม่เพียงพอสำหรับขับเคลื่อนเครื่องบินโบอิ้ง 787 ที่ใช้พลังงานไฟฟ้า

พลังของพืชตระกูลถั่ว

ส่วนเกษตรถ้าอยากให้ยั่งยืนก็ท้าทายไม่น้อย เป็นกิจกรรมที่มีผลกระทบสูงมากเนื่องจากการใช้น้ำ การใช้ที่ดิน และการปล่อยปุ๋ยไนโตรเจนที่ก่อมลพิษ นวัตกรรมที่สำคัญตาม Smil คือความสามารถในการพัฒนาพืชที่ไม่ต้องการปุ๋ยเคมี (ในปี 2020 พื้นที่เกษตรกรรมได้รับ 113 ล้านตัน มากกว่าปี 40 ถึง 2000%): เป็นพืชที่สามารถดูดซับไนเตรตตามธรรมชาติในรูปของพืชตระกูลถั่ว ทำโดยใช้ประโยชน์จากจุลินทรีย์ชีวภาพที่ติดมากับราก ที่สำคัญจะเป็น การแยกยีนพืชตระกูลถั่วที่ทำให้เกิดการตรึงไนโตรเจนและถ่ายโอนไปยังธัญพืชและพืชผัก.

การสังเคราะห์ด้วยแสงที่มีประสิทธิผล

นอกจากนี้ เรายังต้องการการสังเคราะห์ด้วยแสงที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น พืชไม่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นชีวมวล มีเพียงครึ่งหนึ่งของรังสีดวงอาทิตย์ที่มาถึงพืชเท่านั้นที่สามารถใช้ในการสังเคราะห์แสงได้เปอร์เซ็นต์ที่ลดลงเหลือ 44% หลังจากหักแสงที่สะท้อนจากใบไม้ ทีละขั้นตอนในท้ายที่สุดคาดว่ามีเพียง 4,5% ของพลังงานแสงอาทิตย์เท่านั้นที่ถูกเปลี่ยนเป็นคาร์โบไฮเดรต

ดังนั้น การปรับปรุงเพียงเล็กน้อยก็อาจสร้างความแตกต่างอย่างมากในผลผลิตพืชผล และเป็นผลให้โลกมีอาหารเพียงพอสำหรับเลี้ยงประชากรที่อาจมากถึง 10.000 ล้านคนภายในปี 2050 ดังนั้น การวิจัยควรทำงานเพื่อ ปรับปรุงกระบวนการสังเคราะห์ชีวมวลตัวอย่างเช่น โดยการระบุยีนที่ทำให้รากมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการเก็บน้ำและสารอาหาร จากนั้นรวมเข้ากับ DNA ของพืชทั้งหมดที่สนใจ นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องเลือกพืชที่ให้ผลผลิตสูงและเติบโตเร็วกว่า

ภาพลวงตาของ Vaclav Smil และระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ทำความสะอาดตัวเองได้

ธีมใหม่ที่ทุกคนเข้าถึงได้ Smil นึกถึงระบบเซลล์แสงอาทิตย์ที่ทำความสะอาดตัวเองได้ ที่ใช้ทาผนังและกระจกตามหน้าต่างอาคารได้. ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ซึ่งเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้า สามารถติดตั้งได้ในทุกพื้นที่ที่มีแสงแดดส่องถึง เวอร์ชันขั้นสูงที่สุดจะรักษาประสิทธิภาพไว้อย่างน้อย 20 ปี

อุดมคติคือการปูพรมในเมืองด้วยระบบเหล่านี้ งกำจัดการเคลือบเซลล์แสงอาทิตย์ เพื่อนำไปใช้ในพื้นที่เมืองใด ๆ เพื่อแนะนำไฟฟ้าที่ผลิตในเครือข่ายท้องถิ่น เป็นเรื่องปกติที่จะเล่นเกมหากวัสดุบุผิวเหล่านี้สามารถทำความสะอาดตัวเองได้ ดังนั้นมันจึงยังคงใช้งานได้เมื่อเวลาผ่านไป

เราเข้าใกล้ความฝันของ Vaclav Smil มากขึ้น: หน้าต่างพลังงานแสงอาทิตย์ที่ผลิตกระแสไฟฟ้ามีอยู่แล้วในท้องตลาด. ตัวอย่างที่เป็นสัญลักษณ์คือบริษัท Pilkington ซึ่งผลิตหน้าต่างที่ทำความสะอาดตัวเองได้ ซึ่งการเคลือบด้วยโฟโตคะตาไลติกจะทำปฏิกิริยากับแสงแดดเพื่อสลายและละลายสิ่งสกปรก ขั้นตอนต่อไปคือการทำให้วัสดุเหล่านี้มีราคาย่อมเยาและปรับเปลี่ยนได้ภายในที่ทุกคนเข้าถึงได้

จุดเริ่มต้นของแก้วโซลาร์เซลล์...

La ประวัติของแก้วโซลาร์เซลล์ เริ่มต้นเมื่อ XNUMX ปีที่แล้ว เมื่อทีมวิจัยจากภาควิชาวัสดุศาสตร์ที่ มหาวิทยาลัยมิลาโน-บิค็อกคา เขาประสบความสำเร็จในการดำเนินการที่หลายคนอาจดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ ทีมงานประกาศการมาถึงของกระจกไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่มีความสามารถ ผลิตไฟฟ้าด้วยแสง .

ระบบสุริยะประเภทนี้สามารถรวมเข้ากับสถาปัตยกรรมของอาคารขนาดใหญ่และที่อื่น ๆ ได้อย่างไร้รอยต่อ ความแตกต่างของกระจกธรรมดาอยู่ที่การเพิ่ม วัสดุที่ใช้งานทางแสง นาโนสเฟียร์ที่ดูดซับแสงและเปล่งแสงออกมาใหม่เป็นพลังงาน แผ่นถูกแทรกลงใน กระจกสองชั้นสามชั้น และรับประกันฉนวนป้องกันเสียงและการปกป้องอุปกรณ์ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จากสภาพแวดล้อมโดยรอบ

ข้อดีของหน้าต่างเซลล์แสงอาทิตย์คืออะไร?

หน้าต่าง ด้วยแก้ว PV แบบบูรณาการ มีข้อดีหลายประการ อันที่จริง พวกมันเป็นโครงสร้าง ค่อนข้างเสถียรโดยไม่มีผลกระทบด้านลบต่อการต่อต้าน นอกจากนี้ยังไม่ลดการแผ่รังสีตามธรรมชาติของบ้านมากเกินไปเนื่องจากรับประกันได้ ความโปร่งใสสูงถึง 80%. ในทางตรงกันข้าม พวกเขาให้ประสิทธิภาพที่ค่อนข้างสูง พวกเขาทำด้วย วัสดุนิเวศวิทยามีต้นทุนต่ำและช่วยประหยัดพลังงานในบ้านของคุณได้มากขึ้น

ข้อเสียของกระจกไฟฟ้าโซลาร์เซลล์คืออะไร?

เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์อื่นๆ กระจกไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ก็มีข้อเสียเช่นกัน หลังสามารถเห็นได้ในแง่ของ ประสิทธิภาพ อันที่จริง ระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมสามารถวางแนวและเอียงได้ตามการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ อย่างไรก็ตามหน้าต่างไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ ยืนตัวตรงเสมอ และตำแหน่งนี้ช่วยลดการผลิตพลังงานเมื่อเทียบกับระบบแผงควบคุมแบบคลาสสิก

พลาสติกสีเขียวจริง

เรายังต้องการพลาสติกที่ “สีเขียว” อย่างแท้จริงอีกด้วย การผลิตพลาสติกทั่วโลกเกือบ 400 ล้านตันต่อปี ซึ่งเกือบทั้งหมดจบลงด้วยการฝังกลบ มีเพียงส่วนน้อยเท่านั้นที่ถูกรีไซเคิล และด้วยเหตุนี้ Smil จึงตั้งข้อสังเกตว่า จำเป็นต้องผลิตพลาสติกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพอย่างแท้จริงในระดับอุตสาหกรรมและด้วยกระบวนการต้นทุนต่ำ เช่น ผลิตจากวัสดุเหลือใช้หรือผลิตโดยจุลินทรีย์

ไข้ดาวเคราะห์

ต้านไข้ดาวเคราะห์ - นักวิชาการกล่าวเสริม - ไม่มีการตัดออกว่าวันหนึ่งเราจะต้องหันไปใช้ "ม่านบังแดดขนาดยักษ์" ซึ่งใช้ในอวกาศและสามารถเบี่ยงเบนแสงอาทิตย์ได้ระหว่าง 1 ถึง 2% แผงกั้นนี้จะต้องจอดห่างออกไปประมาณ 1,5 ล้านกิโลเมตร ณ จุดระหว่างดวงอาทิตย์และโลก ซึ่งแรงโน้มถ่วงของทั้งสองจะหักล้างกันเพื่อให้โครงสร้างยังคงอยู่ในตำแหน่งที่มั่นคง ในขณะนี้ นี่เป็นโอกาสที่ขัดแย้งและมีราคาแพง และ Smil มองว่ามันเป็นเรื่อง "ตลก" ที่จะเล่นหากการปล่อย CO2 ยังไม่ลดลงเพียงพอ

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมดสำหรับ Vaclav Smil...

นวัตกรรมที่เร่งด่วนและเป็นไปได้ไม่ได้จบเพียงแค่นี้ Smil กล่าวสรุป หนังสือของเขาตั้งใจให้เป็นเรื่องราวที่สงบเงียบว่าเทคโนโลยีและความคิดสร้างสรรค์สามารถชี้ขาดในการแก้ปัญหาเรื่องดราม่าที่ยิ่งใหญ่ในขณะนั้นได้อย่างไร นั่นก็คือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ