Süni ağaclar növbəti elektrik stansiyaları olacaqmı?

Süni ağaclar növbəti elektrik stansiyaları olacaqmı?

Michael McCloskey

Curtis Mosher

Eric Henderson

Köməkçi redaktor: Sasha Harris-Lovett

Tərcüməçi: İlahə Həbibova

Giriş

Külək enerjisi bərpa olunan enerji mənbəyi kimi böyük potensiala malikdir və ABŞ Energetika Nazirliyi 2030-cu ilə qədər ölkə enerjisinin 20%-ni küləkdən əldə etməyi hədəfləyir. Külək enerjisindən istifadə etmək və onu elektrik enerjisinə çevirmək üçün müasir texnologiyaların əksəriyyəti hərəkəti elektrik enerjisi istehsal etmək üçün istifadə olunan küləkdə fırlanan pərvanəyə bənzər pərlərə malik bir növ turbinlərdən istifadə edir. ( Şəkil 1:Şimali Kaliforniyada ənənəvi üç pərli külək turbinləri; Foto krediti-Richard Norgaard) 2015-ci ilə qədər dünyada enerji istehsal edən 300.000-dən çox külək türbini var idi və təxminən 433 gigavat enerji istehsal edirdi. Təkcə ABŞ’da külək turbinləri təxminən 17,5 milyon ailə üçün kifayət qədər enerji təmin edirdi. Külək turbinləri enerji istehsalında təsirli olsa da, bəzən pis hesab edilir. Bəzi insanlar fırlanan bıçaqların quşları və yarasaları öldürə biləcəyindən narahatdırlar, bir çox insanlar onları görkəmsiz hesab edir və yaxınlıqdakı insanlar bəzən turbinlərin küləkdə fırlanan səsindən şikayətlənirlər. Lakin turbinlər külək enerjisi əldə etməyin yeganə yolu deyil. Küləkdə hərəkət edən bitki yarpaqları və budaqları da, enerji istehsal edə bilər. Saatda 10 mil sürətlə əsən 500 yarpaqlı qovaq ağacı yarpaqlarının hərəkəti ilə 80 vat enerji yarada bilər. Böyüdülmüş hissəyə görə ağacın adını haradan aldığını deyə bilərsinizmi?  Bu, eyni ərazini süpürən bir turbin tərəfindən tutulan külək enerjisindən çox az olsa da, məişət texnikası üçün batareyaları doldurmağa kifayət edə bilər. Biz maraqlandıq ki, küləkdə yarpaqları titrədikdə və ya budaqları yellənəndə elektrik yaradan bitkiyə bənzər bir maşın dizayn edə bilərikmi? Elektrik yaradan süni bitkilər, ehtimal ki, quşlar və yarasalar üçün daha az təhlükə yaradacaq və onlar turbinlərdən daha aşağı külək sürətində elektrik enerjisi istehsal edə biləcəklər. Bundan əlavə, onlar şəhərlərdə, onilliklər boyunca mobil telefon qüllələrini ağaca bənzər dəyişdirilib istifadə olunduğu kimi istifadə oluna bilər. O mobil telefon “ağaclarının” üzərindəki süni yarpaqlar bizim cihazlarımızın akkumulyatorlarını doldurmaq üçün kifayət qədər elektrik enerjisi istehsal etsə, faydalı olmazdımı?

Üsullar

Biz yarpaqları küləkdə əsəndə elektrik enerjisi istehsal etmək üçün tərtib edilmiş süni qovaq ağacı hazırladıq. Qovaq ağacı yarpaqlarının formasından ilhamlanaraq elektrik enerjisi yaradan bu “ağac”ın yarpaqları küləkdə əsəndə elektrik enerjisi istehsal edir. Qovaq ağacı tərtibatını yarpaqların formasına görə nisbətən nizamlı şəkildə əsdiyi(hər tərəfdən yırğalanmaq və sıçramaqdansa, bir oxda irəli və geriyə doğru) və bunun elektrik enerjisi istehsalı üçün daha səmərəli olduğunu müəyyən etdik. Biz hansının ən yaxşı enerji istehsal etdiyini görmək üçün daha böyük və daha kiçik yarpaqlar düzəltməyə çalışdıq, həmçinin nizamlı hərəkət istehsal etmək üçün həqiqi qovaq ağaclarının malik olduğu kimi yastılaşdırılmış yarpaq sapından istifadə etdik. Sonra biz idarə olunan külək turbinində yarpaqların hərəkətinin dəqiqliklə açıq havadakı küləkdə həqiqi qovaq ağaclarının təqlid etdiyindən əmin olmaq üçün “ ağac”ımızı test etdik. Biz həmçinin süni su qamışları düzəltməyə və onların küləkdə əsərkən elektrik enerjisini yaradacaqlarmı deyə görmək üçün onları külək tunelində də sınaqdan keçirməyə çalışdıq.

Nəticə

Həm süni qovaq ağacı yarpaqları, həm də süni su qamışları küləkdə hərəkət etdikdə bir qədər elektrik istehsal etsə də, heç biri enerji istehsalında istifadə etmək üçün kifayət qədər enerji istehsal etmirdi. Süni qovaq ağaclarının saatda təxminən 12 mil sürətlə əsən küləkdə 80 Vt elektrik ( zibil disposeri üçün kifayət qədər enerji) istehsal etməsi üçün onlara 10 milyondan 125 milyona qədər sintetik yarpaq lazım olduğunu gördük. Bu süni yarpaqların istehsalı ucuz olmadığı üçün sərfəli bir üsul deyil. Eynilə, məişət cihazlarının işlədilməsinə kifayət edəcək enerji istehsalını sınaqdan keçirmək üçün hektarlarla su qamışına bənzər elektrik istehsal edən cihazlara ehtiyacımız olacaq- bu da elektrik enerjisi istehsal etmək üçün sərfəli bir üsul deyil.

Müzakirə

Tədqiqatımız külək enerjisinin toplanması üçün sınaqdan keçirdiyimiz bitki əsaslı, biomimikriya tərtiblərinin hazırda kommersiya miqyasında istifadəsinin mümkün olmadığını göstərsə də, külək enerjisini elektrik enerjisinə çevirmək üçün digər bitki əsaslı tərtibatları araşdırmağa dəyər. Sürtünmə qüvvəsindən istifadə edərək və ya elastik plastikləri sıxaraq elektrik enerjisi yaradan süni bitkilər potensial olaraq küləkdən elektrik enerjisi istehsal etmək üçün daha sərfəli üsul təmin edə bilər. Bundan əlavə,külək enerjisinin toplanması üçün sintetik bitkilərin tikintisində istifadə oluna biləcək yeni və müxtəlif materialların inkişafı onların mini elektrik stansiyaları kimi potensialını xeyli yaxşılaşdıra bilər. Ümumiyyətlə, düşünürük ki,bitkiləri təqlid edən yeni texnologiyalar külək enerjisini toplamaq üçün adi külək turbinlərinə faydalı əlavə ola bilər.

Sonluq

Külək turbinlərinin külək enerjisi istehsalı üçün hazırda istifadə olunan əsas texnologiya olması onların külək enerjisindən elektrik enerjisi əldə etməyin ən yaxşı və ya yeganə yolu olması demək deyil. Alim olaraq, biz həmişə yeni ideyaları sınaqdan keçiririk və bəzən bu ideyalar düşündüyümüz kimi alınmır. Bu tədqiqat layihəsində biz botanikadan ilhamlanmış külək enerjisi toplayan qurğuları sınaqdan keçirdik, lakin onlar istifadəyə görə yetərli olmaq üçün kifayət qədər elektrik istehsal etmədilər. Ancaq hər şeyin fərqli ola biləcəyi, yeni dizaynların ortaya çıxa biləcəyi və onların ciddi şəkildə sınaqdan keçirilməsi fikri elmin vacib hissəsidir.

İstinadlar

McCloskey, Michael A., Curtis L. Mosher, and Eric R. Henderson (2017) Wind Energy Conversion by Plant-Inspired Designs.

PloS One http://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0170022

Scientific American. (2009) Power Plants: Artificial Trees That Harvest Sun and Wind to Generate Electricity. https://www.scientificamerican.com/article/artificial-trees-harvest-sun-and-wind-energy/

Wind 101: The Basics of Wind Energy http://www.awea.org/wind-energy-101

Açar sözlərin lüğəti:

Biomimikriya-Bioloji sistemlərə, proseslərə və ya orqanizmlərə əsaslanan texnologiyaların tərtibi

Gigavat- 1 milyard vat Bərpa olunabilən enerji- günəş və ya külək enerjisi kimi istifadə olunduqca tükənməyən mənbələrdən istehsal olunan elektrik enerjisi

Vat- elektrik enerjisinin ölçüsü

Külək turbini- rotoru( fırlanğacı) fırlatmaqla əsən küləyi tutmaq üçün pərlərdən və ya bıçaqlardan istifadə edərək külək enerjisini elektrik enerjisinə çevirməyə görə istifadə edilən cihaz

Qavramanızı yoxlayın.

1) Bərpa olunabilən enerji niyə vacibdir?

2) Nə üçün alimlər küləkdən elektrik enerjisi istehsal etmək üçün külək turbinlərinə alternativ axtarırlar?

3) Niyə elm adamları qovaq ağacı yarpaqlarını təqlid edən texnologiya hazırladılar?

4) Təsəvvür edin ki, sizə küləkdən enerji toplamaq üçün külək turbinlərindən başqa yeni texnologiya hazırlamaq tapşırılıb. Hansı dizayn növlərini qurardınız?

Fayllar