기후 변화 :문제 해결

최근에 더 모험적인 지역의 현장 태양 광 농장으로의 운전이 있었으며, 태양 광선이 우리에게 제공하는 강력한 청정 에너지 자원을 최대한 활용했습니다.

2014 년 9 월에 록펠러 포춘 상속인이 화석 연료에 대한 투자를 판매 할 것이라고 발표 한 태양 광 발전이 바뀌는 것입니다. 그들은 깨끗한 기술 - 특히 태양 광 발전에 재투자하고 싶어합니다. 가족이 미국 석유 산업에서 운이 좋았다는 점을 고려하면 흥미로운 출발입니다.

태양 전지판은 옥상에서 시작하여 들판으로 옮겼지만 이제는 개발자들이 물 위에 건설하는 것을 실험하고 있습니다. 2014 년 9 월, 영국 최초의 떠 다니는 태양열 어레이는 버크셔 농장에 위치한 저수지에 지어졌습니다. 200kW 태양 전지판 시스템은 농장의 에너지 요금을 줄이고 탄소 배출을 줄입니다.

영국에서는 부유 식 태양열이 배포하는 것이 소중한 농업 부동산을 낭비한다는 토지 기반 프로젝트에서 비판을 피하기 때문에 매력적입니다. 플로팅 태양열이 제공하는 기회는 토지 가용성이 프리미엄 인 국가에서 특히 매력적입니다. 실제로 작년 일본 전자 제조업체 인 교구 카라 (Kyocera)는 세계 최대의 떠 다니는 태양 광 발전소를 건설 할 계획을 발표했습니다. 설치에는 일본 카토 시티의 2 개의 호수에 11,000 개의 PV 패널이 포함됩니다. 이 사이트는 2.9MW의 전기를 생산할 수있을 것입니다 - 거의 1,000 채의 주택의 요구 사항을 제공하기에 충분합니다.

하늘에 풍력 발전 단지를 건설하십시오

풍력 에너지가 이륙하고 있습니다. 육상 풍력 발전 단지는 이제 일반적인 광경이며, 다수의 새로운 해외 사이트가 계획 단계에 있습니다. 예를 들어, 제안 된 Dogger Bank Offshore Wind Farm을 예로 들어 보시는 계획 승인을 기다리고 있습니다. 이 사이트는 가장 가까운 지점에서 해안에서 125km (78 마일)이며, 완료되면 용량은 7.2GW입니다. 이것을 맥락에두기 위해, 그 용량은 영국의 모든 육상 풍력 발전 단지의 설치 용량을 일식 할 것입니다.

이제 땅과 바다가 정복되었고, 미국 과학자들과 엔지니어들은 하늘을 다루고 자합니다. Massachusetts Institute of Technology의 스핀 아웃 인 Altaeros Energies는 현재 지구 표면 위의 수백 미터 위로 강력하고 꾸준한 바람에서 에너지를 생성하는 장치를 개발하고 있습니다.

이 회사는 자사의 개념 인 부력 공기 보네 터빈 (BAT)이 세계 최초의 상업용 공중 풍력 터빈이되기를 희망합니다. 이 장치에는 3 개의 블레이드 수평 축 풍력 터빈이 통합 가능한 쉘 내에 고정 된 육상 및 해양 터빈에서 보는 기존 구성입니다. 헬륨으로 채워지면 최대 600m (2,000 피트)의 최대 높이로 테더에 의해 제자리에 고정되는 공기로 떠 다니고 있습니다.

이 고도에서 풍력 발전 밀도는 120 미터에서 발견되는 3 배이며, 이는 육상 풍력 터빈의 전형적인 높이입니다. BAT에는 에너지 출력을 극대화하기 위해 장치의 방향과 고도를 조정하는 자율 제어 시스템이 있습니다. 생성 된 전기는 테더의 연결에 의해 지상국으로 전송됩니다. 여기에서 그리드에 소개되거나 현장의 전원 장비에 사용될 수 있습니다.

처음 에이 회사는 최대 100 및 200kW 장치를 확장 할 계획으로 30kW 시스템을 개발할 계획입니다. 따라서 10 200kW 박쥐의 배열은 전형적인 육상 풍력 터빈과 비슷한 용량을 갖습니다. 그리고 약 600m의 높이에서, 풍경에 대한 다른 사람의 견해를 방해하지는 않을 것입니다.

Altaeros는 High Altitude Wind 게임에서 유일한 선수가 아닙니다. 다양한 독창적 인 기술을 가진 다양한 경쟁자들도 개념을 시작하려고 시도하고 있습니다.

2013 년 5 월 Google이 인수 한 Makani는 기존 터빈의 범위를 넘어서 고도에서 풍력 자원을 활용하기 위해 '에너지 연'을 개발하고 있습니다. 연은 하늘을 통해 거대한 루프를 만드는 테 더디 에어로 포일입니다. 바람이 연을 가로 질러 서두르면서 4 개의 장착 터빈을 회전시킵니다. 한편, 네덜란드에 기반을 둔 Ampyx Power는 테더가 지상국에 고정되어 확장 될 때 전기를 생성하는 자동 조종 글라이더를 개발하고 있습니다.

대체 크기 배터리

미래의 에너지 네트워크에는 현재 우리가 가지고있는 것보다 재생 가능한 공급원에서 더 높은 비율의 에너지가 포함될 것입니다. 그러나 재생 가능한 에너지 자원은 간헐적입니다. 터빈은 바람이 불면 태양이 빛날 때 태양 PV 패널 인 바람이 불 때만 전력을 생성 할 수 있습니다. 이 간헐성은 에너지 저장이 안전한 에너지 미래를 보장하는 데 중요한 측면임을 의미합니다.

전 세계의 대학 실험실에서 과학자들은 용량이 더 크고 전력 밀도가 높은보다 효율적인 배터리를 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 그러나 배터리만이 유일한 에너지 저장 솔루션은 아닙니다. 영국 회사 Isentropic은 혁신적인 펌핑 열 에너지 저장 (PHES) 시스템을 개발했습니다.

PHES 시스템은 엔진과 히트 펌프로 작동합니다. 기본적으로 전기 에너지는 뜨거운 암석과 차가운 암석의 온도 차이로 저장됩니다. '배터리'를 충전 해야하는 경우 스페어 에너지를 사용하여 500 ° C에 도달 할 때까지 아르곤 가스를 압축 할 수 있습니다. 이 뜨거운 가스는 암석을 데우고 에너지를 전달하고 일시적으로 저장하는 데 사용됩니다. 가스는 대기압 (1 bar)에서 암석에서 나와 -160 ° C의 온도

암석에 저장된 에너지를 방출하기 위해 공정이 반전됩니다. 아르곤 가스는 반대 방향으로 흐릅니다. 이로 인해 가스가 가열되어 기계 엔진을 통해 전기를 생성하는 데 사용될 수 있습니다.

이 회사는 현재 비즈니스를위한 소규모 (최대 1.5MW) 및 중형 (최대 50MW) PHES 시스템을 출시하고 있지만 전기 그리드 용 대규모 (100MW+) 시스템을 개발할 계획입니다.

탄소를 귀중한 으로 만듭니다

이산화탄소 폐기물이 실제로 대기에 도달하지 않도록 전통적인 탄소 방출 형태의 에너지 생성 형태의 배출을 '청소'할 수 있습니까? CCS (Carbon Capture and Storage)는 바로 그렇게하는 것을 목표로합니다. 운영 또는 개발의 다양한 재생 에너지 기술에도 불구하고 화석 연료 연소와 같은 일부 탄소 방출 에너지 생성 형태는 의심 할 여지없이 우리의 에너지 믹스의 일부로 남아있을 것입니다.

탄소 캡처 및 저장 (CCS)은 Co ₂ 를 제거합니다 예를 들어 발전소와 공장에서 세대 시점에서. 업계는 2000 년에 최초의 상업용 CCS 시연이 진행되면서 잠시 동안 주변에있었습니다. 그럼에도 불구하고, 관련된 기술은 점점 더 정교 해지고 있습니다.

CCS 시스템에는 체인에 함께 연결된 다양한 기술이 포함됩니다 :소스에서 이산화탄소의 캡처, 파이프 라인을 통한 운송 및 격리 (안전한 저장). 캡처 효율을 향상시키기위한 노력으로 배출량으로부터 이산화탄소의 비율이 더 높아지고 있습니다.

미국 컬럼비아 대학교 (Columbia University)의 연구원 인 피터 아이젠 버거 (Peter Eisenberger) 교수는 무대를 더욱 발전시키고 있으며 대기에서 이산화탄소를 빨아 들일 수있는 기계를 만들고자합니다. 그의 회사 인 Global Thermostat는 Silicon Valley에 에어 캡처 머신 시연자를 설치했습니다. 직사각형 타워 내의 팬들은 '계약자'라는 표면 위로 공기를 그립니다. 각 계약자는 Co ₂ 라는 아민 흡착제라는 캡처 제를 함유 한 640 개의 큐브로 구성됩니다. 주변 공기에서.

종종 그렇듯이 주요 장애물은 돈입니다. CCS 시스템에는 거대한 자본 투자가 필요하므로 반드시 발전소 소유자에게 호소하는 것은 아닙니다. 영국의 Crown Estate의 CCS 프로그램 관리자 인 Ward Goldthorpe 박사는“새로운 연구 개발은 더 나은 비용 솔루션으로 이어질 것입니다. “그러나 실제 문제는 재정적 문제입니다. 현재 사회가 탄소 오염 비용에 현실적인 가격을 부여하지 않기 때문에 이산화탄소를 폐기 할 시장은 없습니다.”

정부가 회사가 탄소 톤당 £ 50를 제공받는 제도를 도입 한 경우, 예를 들어, Co ₂ 를 추출하도록 권장 될 수 있습니다. 환경에서.

바다를 비료

지구 공학은 대기에서 이산화탄소를 제거하거나 태양 복사를 관리하여 지구 온난화를 줄이는 방법을 설명합니다. 온실 가스 배출량을 줄이는 데 중점을 둔 논란이 발생했지만 일부 연구자들은 접근 방식을 무시하기에는 너무 늦었다 고 말합니다.

1988 년에 해양 학자 존 마틴 (John Martin)은“철의 절반을 줘서 또 다른 빙하 시대를 줄 것”이라고 말했다. 그는 바다에 버려진 엄청난 양의 철이 비료 역할을하고 플랑크톤 성장이 증가 할 것이라고 말했다. 광합성 동안 플랑크톤은 Co ₂ 를 그립니다 대기에서 - 더 많은 플랑크톤은 더 많은 co ₂ 를 의미합니다. 흡수되어 지구 온난화가 느려집니다. 그의 아이디어는 연구 노력을 불러 일으킬 정도로 폭풍을 일으켰습니다.

캘리포니아 주립 대학의 Moss Landings Marine Laboratories의 Kenneth Coale 박사는“과학계는 철분 수정을 효과적인 탄소 격리 옵션으로 평가하기 위해 아직 충분한 연구를 수행하지 않았습니다. "탄소가 플랑크톤에 의해 오랫동안 구속 될지 여부는 큰 개방적인 질문 중 하나입니다." Coale은 Co ₂ 에 대한 더 넓은 전략의 일부가되어야한다는 것을 단호합니다. 감소 및 제거. “추세를 역전 시키려면 Co ₂ 의 감소가 필요합니다 지질 학적 격리를 포함한 배출 및 다양한 완화 조치. 효과적인 경우 철제 수정은 더 큰 지구 공학 포트폴리오의 일부가 될 수 있습니다.”라고 그는 말합니다.

비를 제어

가뭄은 지구의 더 큰 지역에 영향을 미칩니다. 아랍 세계의 대부분은 이제 유엔에 정의 된 '극도의 물 부족'의 분류에 속합니다. 예를 들어, 예멘의 인구는 2050 년까지 두 배 이상 증가 할 것으로 예상되며, 대규모 수자원 전쟁이 실질적인 가능성이 될 것으로 예상됩니다.

구호를 가져올 수있는 기술은 구름 파종입니다. 빗방울 형성을위한 작은 커널로 작용하기 위해은 요오드화물 입자를 사용하는 것은 먼 길을 거슬러 올라갑니다. 1946 년 General Electric에서 Bernard Vonnegut에 의해 개척되었습니다. 그의 형제 커트 밴네 구트 (Kurt Vonnegut)는 나중에 지구상의 모든 물을 즉시 얼릴 수있는 물질 인 Ice-Nine으로 발명을 허구 할 것이다.

얼어 붙은 효과를 생성하는 것과는 거리가 멀지 않고, 소금이나 프로판과 같은 다른 물질과 함께 은색 요오드 라이드는 강우량을 향상시키는 것으로 알려져 있습니다. Cyprus의 에너지, 환경 및 수도 연구 센터의 Zev Levin 교수에 따르면 비행기의 구름 파종은 담수 미터당 약 50 ~ 60 개의 미국 센트 비용이 듭니다. “그것이 효과가 있음을 증명할 수 있다면 입방 미터 당 3 센트의 가장 저렴한 솔루션입니다. 또한 비싼 관개 시스템의 필요성을 피합니다. 단점은 당신이 원하는시기와 어디에서 일할 때 보장 할 수 없다는 것입니다.”클라우드와 강수 전문가는 말합니다.

60 년간의 연구에도 불구하고 배심원은 여전히 ​​클라우드 파종을하고 있습니다. 과학은 데이터를 요구하고 같은 기상 시스템 내에서 시드 구름과 비교하는 것은 악명 높은 어렵습니다. 콜로라도 (NCAR)의 국립 대기 연구 센터 (National Center for Atmospheric Research)에 따르면, 37 개국이 150 개가 넘는 기상 수정 프로그램을 운영하고 있다고한다. NCAR의 과학자들은 광범위한 통계 분석이 클라우드 파종 가능 여부를 증명할 것이기를 희망합니다.

전쟁을 막을 수 있습니다. 태평양 연구 연구소 개발, 환경 및 보안 연구소는 중동 및 북아프리카 (MENA) 지역의 물에 대한 100 개가 넘는 갈등 상황을 기록했습니다. 2004 년과 2006 년 사이에 소말리아와 에티오피아의 우물과 목회 땅에 대한 충돌로 250 명이 넘는 사람들이 사망했습니다. 다시 한 번, 국가들은 구름 파종을 가뭄을 경험하면 물을 훔치는 것으로 인식 할 수 있습니다. 우리가 바라고있는 만병 통치약이 아닐 수도 있습니다.

농장 수직

현재 세계 보건기구 (WHO)는 세계 주민의 절반이 도시에 살고 있다고 추정합니다. 2050 년까지 이것은 80 %로 증가 할 것입니다. 2050 년까지 세계 인구는 30 억 명의 사람들이 성장했을 것이며 브라질 크기를 초과하는 추가 공간은 지구상의 모든 사람들에게 먹이를 줄 수있는 충분한 음식을 재배해야 할 것입니다.

세계 음식의 4 분의 3 이상이 도시 지역에서 소비되는 경우 도시 자체에서 일부 음식을 생산하는 것이 합리적이지 않습니까? 컬럼비아 대학교 과학자 인 Dickson Despommier 교수가 수직 농업에 대한 아이디어를 개척하도록 자극 한 아이디어입니다. 미생물학 및 공중 보건 과학자는 지역 사용과 관련하여 그의 개념이 기존의 농업을 10의 한 배로 능가 할 수 있다고 생각합니다.

이 기술의 핵심 생각은 여러 층에 걸쳐 식량 농작물을 재배하는 것입니다. 햇빛에 대한 회전 또는 최근 개선 된 LED 성장 조명이 있습니다. 건물은 사무실이나 거실 공간과 식물 재배를위한 공간과 함께 두 배로 사용됩니다. “이것에는 이중성이 있습니다. 예, 우리는 음식을 생산하고 물을 보존해야합니다. 그러나 우리는 또한 생태계의 손상을 수리해야합니다.”라고 Despompier는 설명합니다. "수직 농업을 사용하면 모든 실내 에이커는 야외에서 10 에이커의 탄소를 흡수하는 데 필요한 것을 키우는 데 반환 될 수 있으며, 나무 숲입니다."

많은 동료 개발자들은 동의합니다 - Desmommier의 아이디어는 일본 도쿄의 Pasona O2에서 전 세계의 다른 모습으로 구현되고 있습니다. 이 농약이없는 도시 농장은 대중에게 개방되어 있으며 지상과 1 층을 차지하며 인적 자원 회사는 다른 층을 가로 질러 일합니다.

허리케인에서 반격

지난 2 세기 동안 허리케인은 190 만 명이 넘는 사람들의 생명을 주장하는 것을 보았습니다. 그들은 인프라의 파괴 및 질병 확산을 포함하여 다양한 문제를 일으 킵니다. 2005 년의 허리케인 카트리나 (Hurricane Katrina)로 인한 피해는 수리하는 데 1,000 억 달러가 소요되었습니다. 지구 온도가 증가하면 더 파괴적인 폭풍이 발생할 수 있습니다.

전형적인 범주 3 허리케인은 10,000 개의 핵폭탄에 해당하는 에너지를 생산할 수 있습니다. 그런 힘에 직면한데, 우리는 그들을 정말로 막을 수 있습니까? 억만 장자 자선가 빌 게이츠 (Bill Gates)와 영국 엔지니어링 교수 스티븐 살 터 (Stephen Salter)는 최근 바다까지 100m 깊이의 거대한 튜브 시스템에 특허를 제출했습니다. 이 시스템은 다른 온도의 물을 혼합하여 해양 표면을 26.5 ° C 미만으로 유지합니다. 이는 허리케인이 형성되는 임계 수준입니다. 게이츠의 노력은 그의 첫 번째가 아닙니다. 2009 년 그는 펌프와 도관이 장착 된 바지선에 의존하는 유사한 기술을 특허했습니다. 허리케인 예측에서 제공되는 시간 창 내에 보트가 충분한 냉수를 준수 할 수 없다고 말한 일부 과학자들에 의해 해산되었습니다.

이번에는 Gates와 그의 팀이 더 낙관적입니다. Salter는 자신이 문제를 해결했다고 확신하지만 더 많은 자금이 필요하다고 생각합니다. Salter는“해수면을 식히면 허리케인을 진정시킬 것입니다. “이 구조물 중 약 150-450이 필요하다고 추정합니다. 그들은 주위를 표류하고 레이더 신호를 보내서 아무것도 충돌하지 않을 것입니다.”

그리드를 더 똑똑하게 만드십시오

단일 기술은 우리의 에너지 요구를 해결하기를 희망 할 수 없습니다. 그러나 일부는 큰 차이를 만들 수 있습니다. 한 가지 아이디어를 '스마트 그리드'라고합니다. 그리드는 발전소에서 집으로 전기를 전달하는 케이블, 변압기 및 변전소 네트워크입니다. 스마트 그리드는 에너지를 가장 효율적으로 사용하기 위해 네트워크에 인텔리전스를 구축하는 것입니다.

기후 변화의 영향을 완화하는 데 많은 도움이 될 수 있습니다. Machine-to-Machine Technologies라는 미국의 미국 보고서 :2013 년 1 조 달러의 산업의 잠재력 잠금 해제는 2013 년에 극적으로 제목이라는 제목의 미국 카본 전쟁실에 의해 출판되었습니다. 이 보고서는 스마트 그리드가 2020 년까지 5 위까지 글로벌 온실 가스 배출을 삭감 할 수 있다고 추정했다.

스마트 그리드는 에너지 수요의 균형을 유지하여 작동합니다. 앞으로는 PHE와 같은 혁신적인 에너지 저장 시스템뿐만 아니라 다양한 재생 가능 에너지 원을 보유 할 것입니다 (위 참조).

예를 들어 전기 자동차를 가져 와서 탄소 배출량을 줄이는 데 도움이됩니다. 전기 네트워크에 부담을주는 차량에 충전해야합니다. 스마트 그리드는이 추가 압력의 균형을 맞추는 데 도움이됩니다. 직장에서 집으로 돌아와 차를 꽂는 것을 상상해보십시오. 스마트 그리드를 사용하면 차량이 즉시 충전을 시작하지 않습니다. 대신, 풍력 터빈이 회전하는 밤 중반까지 기다릴 것입니다. 그러나 에너지에 대한 수요가 낮습니다.

이를 위해, 주거용 거리 나 회사 함대를 가로 질러 집계 된 전기 자동차는 유용한 에너지 저장 자원을 제공 할 수 있습니다. 배터리는 수요가 적은 기간에 충전 될 수 있으므로 잉여가 될 생성을 이용할 수 있습니다. 피크 기간에는 소유자가 전기 공급에 대한 지불을받는 소유자와 함께 에너지를 그리드로 반환 할 수 있습니다. 무대 뒤에서 컴퓨터는 수요를 관리 할 것입니다.

구름을 희게합니다

지리 공학의 또 다른 분야는 태양 방사선 관리입니다. 우주에 거울을 설치하는 것과 같은 더 외설적 인 제안과 달리 과학자들은 해양 구름을보다 실행 가능한 옵션으로 간주합니다.

연구원들은 클라우드 반사율 수정의 두 가지 변형에 대해 이야기합니다 :권 얇아 지거나 '스트리핑'이 높은 Cirrus Cloud는 지구의 적외선 방사선이 우주로 빠져 나와 냉각 효과를 초래할 수있게합니다. 결과적으로, 낮은 구름을 더 반사하면 아일랜드 기상 학자 Sean Twomey의 이름을 따서 명명 된 Twomey 효과를 활용하여 온도를 줄일 수 있습니다. 이 현상은 물방울 작용이 대기에서 증기의 '미백'으로 이어지는 방법을 설명하여 더 많은 햇빛을 반사시킵니다. 방울의 크기를 줄이는 것은 선박에서 해수 용액을 분무하는 것과 같은 구름 파종 기술로 달성 할 수 있습니다.

독일 함부르크에있는 Max Planck 기상 연구소의 연구원들은 현재이 접근법을 평가하고 있습니다. Hauke ​​Schmidt 박사는 GEOMIP (International Geoengineering Model Intercomparison Project)의 일환 으로이 방법의 전망을 조사하고 있습니다. GeoEngineering 전문가는“잠재적 인 부작용 중 하나는 아마도 수세기 동안 기술에 전념해야한다는 것입니다. 그렇지 않으면 기후 변화가 빨리 따라 잡을 것입니다. 그럼에도 불구하고, Schmidt는 혜택이 위험을 능가 할 수 있다고 생각하고 논쟁을 장려합니다.“우리는 이러한 제안이 표에 있다는 것을 인식해야합니다. 가장 현명한 행동 과정은 그러한 개입이 가질 수있는 위험, 부작용 및 긍정적 인 결과를 완전히 이해하고 완전히 이해하는 것입니다.”

Alistair Welch 및 Max Mueller 기술 및 공학에 특히 관심이있는 과학 기자입니다.

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