Nove energetske tehnologije obećavaju svjetliju budućnost

U tri studije objavljene u zadnjem broju časopisa Technology and Innovation, kojeg izdaje američko udruženje inovatora National Academy of Inventors, predstavljene su kreativne tehnologije koje bi mogle promijeniti naše izvore energije, promijeniti naše korištenje energije te promijeniti naše živote.

Prva od njih govori o tome kako se mogu iskoristiti kinetičke energije morskih struja i morskih valova, kazao je Howard P. Hanson sa Sjeveroistočnog nacionalnog pomorskog centra za obnovljivu energiju (Southeast National Marine Renewable Energy Center) na Sveučilištu Florida Atlantic.

“Korištenje kinetičke energije morske struje zahtijevat će napredne materijale i novi dizajn sadašnjih turbina za more i njihovu učinkovitu implementaciju”, rekao je Hanson. “Hidrokinetička energija plime i morskih struja na otvorenom moru, zatim morskih i oceanskih valova kao i toplinskog potencijala stratifikacije mora i oceana, mogu se dobiti pomoću tehnologije konverzije temperature mora.”

Hanson naziva ovaj koncept “morskim obnovljivim izvorima energije” te u svojem članku napominje da je američko ministarstvo energetike US Department of Energy osnovalo tri nacionalna centra za istraživanje potencijala resursa u oceanima i unaprjeđivanje tehnologije za proizvodnju energije iz morskih obnovljivih izvora.

Drugi članak govori o primjeni nanotehnologije pri pretvaranju otpadne toplinske energije u električnu energiju.  “Pretvaranje otpadne topline u električnu energiju može postati stvarnost pomoću tzv. rectenna, kombinacije antene visoke frekvencije i tunelske diode”, pišu tri inženjera za ekološku energiju iz Istraživačkog centra za čistu energiju (Clean Energy Resource Center) na Sveučilištu u Južnoj Floridi.

Yogi Goswami kao suautor članka navodi da se toplinsko zračenje, infracrveni (IC) dio elektromagnetskog spektra, često predviđa kao obnovljivi izvor energije, iako više od polovice energije koju Sunce pruža – kako izravno tako i neizravno – leži u infracrvenom dijelu spektra.

“Kad bismo mogli prikupiti potencijal IR zračenja na Zemlji sa 75% učinkovitosti, to bi generiralo više energije po jedinici površine nego fiksno orijentirane solarne ćelije kada se nalaze u najboljem solarnom položaju”, rekao je suautor studije Subramanian Krishnan.
Sastavnice rectennae (antena i ispravljač) kojima se hvata otpadno infracrveno zračenje razvijene su od desetljećima staroga koncepta korištenja valne prirode svjetla umjesto korištenja njegovoga toplinskog djelovanja. Nedavni napredak u nanotehnologiji omogućio je da prikupljanje solarne energije pomoću rectenna bude još više u skladu s načelima održivosti, tvrde autori. Nedavna istraživanja su pokazala da se rectenna može napraviti na IC frekvencijama s postojećom tehnologijom i koristiti se za pretvorbu energije infarcrvenog zračenja.

Za suautora Eliasa Stefanokosa, metoda korištenja rectenna u kombinaciji s plazminim crnim emiterom poboljšala bi učinkovitost svih sustava. ”Ovo istraživanje će uz malo dodatnih troškova značajno povećati učinkovitost fotonaponskih ćelija integriranjem plazminog emitera u ćeliju”, rekao je Stefanokos.

Njihov rad predstavlja trenutno najnovije dostignuće u području pretvaranja energije pomoću rectenna s naglaskom na njegove kritične sastavnice.

Treća tehnologija nudi nanotehnološka rješenja za osvjetljenje staklenika radi boljeg uzgoja biljaka. ”Poljoprivrednici se nalaze na milosti i nemilosti vremenskih prilika koje mogu oštetiti ili potpuno uništiti njihove usjeve”, piše tim fizičara sa Sveučilišta u Južnoj Floridi. “Stoga se staklenički uzgoj i urbana poljoprivreda promatraju kao učinkovitiji i troškovno isplativiji načini uzgoja proizvoda.”
Sarath Witanachchi, Marek Merlak i Prasanna Mahawela, svi s Odjela za fiziku Sveučilišta u Južnoj Floridi, predstavili su specifičnosti novoga rasvjetnog uređaja na osnovi nanofosfora koji daje točne valne duljine svjetlosti potrebne za fotosintezu u zatvorenom, tj. za hidroponsku poljoprivredu. Nova rasvjeta za rast biljaka na osnovi nanotehnologije ima potencijal i za značajno smanjenje troškova energije.

“Konvencionalne tehnologije koje se koriste u današnjoj poljoprivredi neučinkovite su i vode do većega otpada prirodnih resursa te degradiraju okoliš”, kaže Witanachchi. “Urbana poljoprivreda će postati izbor u budućnosti. Nanofosfor potreban za izradu aktivnoga sloja uređaja za elektroluminiscenciju dobiva se korištenjem mikrovalne plazme, koja je razvijena na Sveučilištu u Južnoj Floridi. Ovaj proces omogućuje rast kristalnoga nanofosfora izravno na podlozi kao jedinstvenoga premaza bez daljnje obrade.”