Κλιματική Αλλαγή:Το πρόβλημα λύθηκε
Προς τα τέλη του 2014, η Διακυβερνητική Επιτροπή για την Κλιματική Αλλαγή (IPCC) δημοσίευσε την τελευταία της έκθεση, που εκπονήθηκε από περισσότερους από 800 επιστήμονες. Είπε ότι ο αντίκτυπος της κλιματικής αλλαγής είναι εκτεταμένος, τόσο στο περιβάλλον όσο και σε εμάς. Οι αλλαγές που συνδέονται με την ανθρώπινη δραστηριότητα περιλαμβάνουν αυξήσεις σε ακραίες θερμοκρασίες, υψηλή στάθμη της θάλασσας και έντονη βροχόπτωση.
Σύμφωνα με την IPCC, εάν η κλιματική αλλαγή αφεθεί ανεξέλεγκτη, η υπερθέρμανση του πλανήτη θα μπορούσε να είναι μη αναστρέψιμη μέχρι το τέλος του 21ου αιώνα.
Αλλά υπάρχει ακόμα ελπίδα. Η IPCC λέει ότι μπορούμε να αντιμετωπίσουμε το πρόβλημα μειώνοντας τις εκπομπές μας και επενδύοντας σε φιλικές προς το περιβάλλον τεχνολογίες, προμήθειες ενέργειας και υποδομές. Αυτός, λοιπόν, είναι ο δικός του οδηγός του περιοδικού Focus για τις ιδέες και την τεχνολογία που θα μπορούσαν να κάνουν ακριβώς αυτό. Διαβάστε παρακάτω για να μάθετε πώς θα σώσουμε τον πλανήτη μας.
Ρύθμιση ηλιακών πάρκων στη θάλασσα
Υπήρξε μια πρόσφατη προσπάθεια εγκατάστασης ηλιακών πάρκων σε πιο περιπετειώδεις τοποθεσίες για να αξιοποιήσουμε στο έπακρο τον τρομερό πόρο καθαρής ενέργειας που μας προσφέρουν οι ακτίνες του Ήλιου.
Είναι τέτοια η έλξη της ηλιακής ενέργειας που τον Σεπτέμβριο του 2014 οι κληρονόμοι της περιουσίας Ροκφέλερ ανακοίνωσαν ότι επρόκειτο να πουλήσουν επενδύσεις σε ορυκτά καύσιμα. Θέλουν να επανεπενδύσουν σε καθαρή τεχνολογία – ιδιαίτερα στα ηλιακά φωτοβολταϊκά. Είναι μια ενδιαφέρουσα αναχώρηση, δεδομένου ότι η οικογένεια έκανε την περιουσία της στην αμερικανική βιομηχανία πετρελαίου.
Τα ηλιακά πάνελ ξεκίνησαν στις στέγες και στη συνέχεια μεταφέρθηκαν σε χωράφια, αλλά τώρα οι προγραμματιστές πειραματίζονται με την κατασκευή τους στο νερό. Τον Σεπτέμβριο του 2014, η πρώτη πλωτή ηλιακή συστοιχία του Ηνωμένου Βασιλείου κατασκευάστηκε σε μια δεξαμενή που βρίσκεται σε μια φάρμα Berkshire. Το σύστημα ηλιακών πάνελ 200 kW θα μειώσει τους λογαριασμούς ενέργειας της φάρμας καθώς και τις εκπομπές άνθρακα.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, η πλωτή ηλιακή ενέργεια είναι ελκυστική, επειδή η ανάπτυξή της αποφεύγει την κριτική που ασκείται στα χερσαία έργα ότι σπαταλούν πολύτιμα αγροτικά ακίνητα. Η ευκαιρία που προσφέρει η πλωτή ηλιακή ενέργεια είναι ιδιαίτερα ελκυστική σε χώρες όπου η διαθεσιμότητα γης είναι πολύ σημαντική. Πράγματι, πέρυσι, ο Ιάπωνας κατασκευαστής ηλεκτρονικών ειδών Kyocera ανακοίνωσε τα σχέδια για την κατασκευή του μεγαλύτερου πλωτού ηλιακού σταθμού στον κόσμο. Η εγκατάσταση θα περιλαμβάνει 11.000 φωτοβολταϊκά πάνελ σε δύο λίμνες στην πόλη Κάτο της Ιαπωνίας. Οι τοποθεσίες θα είναι σε θέση να παράγουν 2,9 MW ηλεκτρικής ενέργειας – αρκετή για να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες σχεδόν 1.000 σπιτιών.
Χτίστε αιολικά πάρκα στον ουρανό
Η αιολική ενέργεια απογειώνεται. Τα χερσαία αιολικά πάρκα είναι πλέον ένα κοινό θέαμα, ενώ ορισμένες νέες υπεράκτιες τοποθεσίες βρίσκονται στο στάδιο του σχεδιασμού. Πάρτε, για παράδειγμα, το προτεινόμενο υπεράκτιο αιολικό πάρκο Dogger Bank, το οποίο αναμένει έγκριση σχεδιασμού. Η τοποθεσία θα απέχει 125 χιλιόμετρα (78 μίλια) από την ακτή στο πλησιέστερο σημείο της και, όταν ολοκληρωθεί, θα έχει χωρητικότητα 7,2 GW. Για να τεθεί αυτό στο πλαίσιο, η χωρητικότητά του θα επισκιάσει την εγκατεστημένη ισχύ όλων των χερσαίων αιολικών πάρκων του Ηνωμένου Βασιλείου μαζί.
Τώρα η γη και η θάλασσα έχουν κατακτηθεί, Αμερικανοί επιστήμονες και μηχανικοί ψάχνουν να αντιμετωπίσουν τους ουρανούς. Η Altaeros Energies, η οποία προέρχεται από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης, αναπτύσσει αυτήν τη στιγμή μια συσκευή που θα παράγει ενέργεια από τους ισχυρούς, σταθερούς ανέμους εκατοντάδες μέτρα πάνω από την επιφάνεια της Γης.
Η εταιρεία ελπίζει ότι η ιδέα της, η Buoyant Airborne Turbine (BAT), θα είναι η πρώτη εμπορική εναέρια ανεμογεννήτρια στον κόσμο. Η συσκευή ενσωματώνει μια ανεμογεννήτρια οριζόντιου άξονα τριών πτερυγίων - τη συμβατική διαμόρφωση που έχουμε συνηθίσει να βλέπουμε σε ανεμογεννήτριες στην ξηρά και στην υπεράκτια - που συγκρατείται μέσα σε ένα φουσκωτό κέλυφος. Όταν γεμίσει με ήλιο, επιπλέει στον αέρα όπου συγκρατείται στη θέση του με πρόσδεση σε μέγιστο ύψος 600 μέτρων (2.000 πόδια).
Σε αυτό το υψόμετρο, η πυκνότητα της αιολικής ενέργειας είναι τριπλάσια από αυτή που βρίσκεται στα 120 μέτρα, που είναι το τυπικό ύψος μιας ανεμογεννήτριας στην ξηρά. Το BAT διαθέτει ένα αυτόνομο σύστημα ελέγχου που προσαρμόζει την κατεύθυνση και το υψόμετρο της συσκευής για να μεγιστοποιήσει την παραγωγή ενέργειας. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια μεταφέρεται σε έναν επίγειο σταθμό μέσω μιας σύνδεσης στο δέσιμο. Από εδώ, μπορεί να εισαχθεί στο δίκτυο ή να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία εξοπλισμού επιτόπου.
Αρχικά, η εταιρεία σχεδιάζει να αναπτύξει ένα σύστημα 30 kW με σχέδια να κλιμακώσει συσκευές έως 100 και 200 kW. Μια συστοιχία δέκα ΒΔΤ 200 kW θα είχε επομένως παρόμοια χωρητικότητα με μια τυπική χερσαία ανεμογεννήτρια. Και σε ύψος περίπου 600 μέτρων, είναι απίθανο να διαταράξει την άποψη κανενός για το τοπίο.
Ο Altaeros δεν είναι ο μόνος παίκτης στο παιχνίδι με άνεμο σε μεγάλο υψόμετρο – μια σειρά ανταγωνιστών με διάφορες έξυπνες τεχνολογίες προσπαθούν επίσης να βάλουν τις ιδέες τους στο έδαφος.
Η Makani, η οποία εξαγοράστηκε από την Google τον Μάιο του 2013, αναπτύσσει έναν «Ενεργειακό Χαρταετό» σε μια προσπάθεια να αξιοποιήσει τον αιολικό πόρο σε υψόμετρα που δεν μπορούν να φτάσουν οι συμβατικοί στρόβιλοι. Ο χαρταετός είναι μια δεμένη αεροτομή που κάνει τεράστιους βρόχους στον ουρανό. Καθώς ο άνεμος ορμάει τον χαρταετό, περιστρέφει τέσσερις τοποθετημένες τουρμπίνες. Εν τω μεταξύ, η Ampyx Power με έδρα την Ολλανδία αναπτύσσει ένα αυτόματο πιλοτικό ανεμόπτερο που παράγει ηλεκτρική ενέργεια καθώς επεκτείνεται η πρόσδεση που το στερεώνει στον επίγειο σταθμό.
Μπαταρίες Supersize
Τα ενεργειακά δίκτυα του μέλλοντος θα περιέχουν μεγαλύτερη αναλογία ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές από ό,τι έχουμε σήμερα. Αλλά οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι διακοπτόμενες:ένας στρόβιλος μπορεί να παράγει ενέργεια μόνο όταν φυσάει ο άνεμος, ένα ηλιακό φωτοβολταϊκό πάνελ όταν λάμπει ο Ήλιος. Αυτή η διακοπή σημαίνει ότι η αποθήκευση ενέργειας είναι μια κρίσιμη πτυχή για τη διασφάλιση ενός ασφαλούς ενεργειακού μέλλοντος.
Σε πανεπιστημιακά εργαστήρια σε όλο τον κόσμο, οι επιστήμονες εργάζονται για την ανάπτυξη πιο αποδοτικών μπαταριών με μεγαλύτερη χωρητικότητα και μεγαλύτερη πυκνότητα ισχύος. Ωστόσο, η μπαταρία δεν είναι η μόνη λύση αποθήκευσης ενέργειας. Η βρετανική εταιρεία Isentropic έχει αναπτύξει ένα καινοτόμο σύστημα αποθήκευσης θερμικής ενέργειας με αντλία (PHES).
Το σύστημα PHES λειτουργεί τόσο ως κινητήρας όσο και ως αντλία θερμότητας. Βασικά, η ηλεκτρική ενέργεια αποθηκεύεται ως η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ θερμών και ψυχρών πετρωμάτων. Όταν η «μπαταρία» χρειάζεται φόρτιση, η εφεδρική ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συμπίεση του αερίου αργού μέχρι να φτάσει τους 500°C. Αυτό το καυτό αέριο χρησιμοποιείται στη συνέχεια για τη θέρμανση των πετρωμάτων, μεταφέροντας την ενέργεια και αποθηκεύοντάς την προσωρινά. Το αέριο αναδύεται από τα πετρώματα σε ατμοσφαιρική πίεση (1 bar) και θερμοκρασία -160°C.
Για να απελευθερωθεί η ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στο βράχο, η διαδικασία αντιστρέφεται. Το αέριο αργό ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση. Αυτό προκαλεί τη θέρμανση του αερίου έτσι ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας μέσω ενός μηχανικού κινητήρα.
Η εταιρεία αυτή τη στιγμή διαθέτει συστήματα PHES μικρής (έως 1,5 MW) και μεσαίας κλίμακας (έως 50 MW) για επιχειρήσεις, αλλά έχει σχέδια να αναπτύξει συστήματα μεγάλης κλίμακας (100 MW+) για το ηλεκτρικό δίκτυο.
Κάντε τον άνθρακα πολύτιμο
Είναι δυνατόν να «καθαρίσουμε» τις εκπομπές από τις παραδοσιακές μορφές παραγωγής ενέργειας που εκπέμπουν άνθρακα, έτσι ώστε τα απόβλητα διοξειδίου του άνθρακα να μην φθάσουν ποτέ στην ατμόσφαιρα; Το Carbon Capture and Storage (CCS) στοχεύει να κάνει ακριβώς αυτό. Παρά τις διάφορες τεχνολογίες ανανεώσιμων πηγών ενέργειας σε λειτουργία ή ανάπτυξη, ορισμένες μορφές παραγωγής ενέργειας που εκπέμπουν άνθρακα, όπως η καύση ορυκτών καυσίμων, θα παραμείνουν αναμφίβολα μέρος του ενεργειακού μας μείγματος.
Η δέσμευση και αποθήκευση άνθρακα (CCS) αφαιρεί το CO2 στο σημείο παραγωγής – σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και εργοστάσια, για παράδειγμα. Ο κλάδος υπάρχει εδώ και λίγο καιρό, με την πρώτη εμπορική επίδειξη CCS να πραγματοποιείται το 2000. Ωστόσο, η τεχνολογία που εμπλέκεται γίνεται ολοένα και πιο εξελιγμένη.
Ένα σύστημα CCS περιλαμβάνει μια σειρά από τεχνολογίες συνδεδεμένες μεταξύ τους σε μια αλυσίδα:τη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα στην πηγή, τη μεταφορά του μέσω ενός αγωγού και στη συνέχεια τη δέσμευσή του (ασφαλής αποθήκευση). Συνεχίζονται οι προσπάθειες για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας της δέσμευσης, εξαλείφοντας επομένως υψηλότερο ποσοστό διοξειδίου του άνθρακα από τις εκπομπές.
Ο καθηγητής Peter Eisenberger, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια στις ΗΠΑ, πηγαίνει τα πράγματα πιο μπροστά και ελπίζει να κατασκευάσει μια μηχανή που θα μπορούσε να αναρροφά διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα. Η εταιρεία του, Global Thermostat, έχει εγκαταστήσει έναν επίδειξη του μηχανήματος σύλληψης αέρα στη Silicon Valley. Οι ανεμιστήρες μέσα σε έναν ορθογώνιο πύργο αντλούν αέρα πάνω από επιφάνειες που ονομάζονται «εργολάβοι». Κάθε εργολάβος περιλαμβάνει 640 κύβους που περιέχουν έναν παράγοντα δέσμευσης που ονομάζεται ροφητής αμίνης που αφαιρεί το CO2 από τον ατμοσφαιρικό αέρα.
Το κύριο εμπόδιο, όπως συμβαίνει συχνά, είναι τα χρήματα. Τα συστήματα CCS περιλαμβάνουν τεράστιες επενδύσεις κεφαλαίου, επομένως δεν είναι απαραίτητα ελκυστικά για τους ιδιοκτήτες σταθμών παραγωγής ενέργειας. «Η νέα έρευνα και ανάπτυξη θα οδηγήσει σε καλύτερες και χαμηλότερου κόστους λύσεις», λέει ο Δρ Ward Goldthorpe, διευθυντής προγράμματος για το CCS στο The Crown Estate στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Ωστόσο, το πραγματικό ζήτημα είναι η οικονομική πρόκληση. Επί του παρόντος, δεν υπάρχει αγορά για τη διάθεση του διοξειδίου του άνθρακα, επειδή η κοινωνία δεν βάζει μια ρεαλιστική τιμή στο κόστος της ρύπανσης από άνθρακα."
Εάν οι κυβερνήσεις εισήγαγαν προγράμματα σύμφωνα με τα οποία οι εταιρείες προσφέρονταν 50 £ ανά τόνο άνθρακα, για παράδειγμα, θα μπορούσαν να ενθαρρυνθούν να εξάγουν CO2 από το περιβάλλον.
Γονιμοποιήστε τον ωκεανό
Η γεωμηχανική περιγράφει τρόπους μείωσης της υπερθέρμανσης του πλανήτη με την αφαίρεση του διοξειδίου του άνθρακα από την ατμόσφαιρα ή τη διαχείριση της ηλιακής ακτινοβολίας. Η αφαίρεση της έμφασης στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου έχει προκαλέσει διαμάχη, αλλά ορισμένοι ερευνητές λένε ότι είναι πολύ αργά για να αγνοηθεί η προσέγγιση.
Το 1988, ο αείμνηστος ωκεανογράφος John Martin είπε, «Δώσε μου ένα μισό δεξαμενόπλοιο σιδήρου και θα σου δώσω άλλη μια εποχή των παγετώνων». Είπε ότι μια τεράστια ποσότητα σιδήρου που απορρίπτεται στον ωκεανό θα λειτουργούσε ως λίπασμα και θα προκαλούσε αύξηση της ανάπτυξης του πλαγκτού. Κατά τη φωτοσύνθεση, το πλαγκτόν αντλεί CO2 από την ατμόσφαιρα – περισσότερο πλαγκτόν θα σήμαινε περισσότερο CO2 απορροφάται, επιβραδύνοντας επομένως την υπερθέρμανση του πλανήτη. Η ιδέα του προκάλεσε αρκετή καταιγίδα για να επιφέρει μια ερευνητική προσπάθεια.
«Η επιστημονική κοινότητα δεν έχει κάνει ακόμη αρκετή έρευνα για να αξιολογήσει τη λίπανση σιδήρου ως αποτελεσματική επιλογή δέσμευσης άνθρακα», λέει ο Δρ Kenneth Coale από τα Marine Laboratories Moss Landings, στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια. «Το αν ο άνθρακας θα δεσμευόταν από το πλαγκτόν για μεγάλες χρονικές περιόδους παραμένει ένα από τα μεγάλα ανοιχτά ερωτήματα». Ο Coale είναι κατηγορηματικός ότι θα πρέπει να είναι μέρος μιας ευρύτερης στρατηγικής για το CO2 μείωση και αφαίρεση. «Η αντιστροφή της τάσης θα απαιτούσε μείωση του CO2 εκπομπών και μια ποικιλία μέτρων μετριασμού, συμπεριλαμβανομένης της γεωλογικής δέσμευσης. Εάν είναι αποτελεσματική, η λίπανση με σίδηρο θα μπορούσε να αποτελέσει μέρος ενός μεγαλύτερου χαρτοφυλακίου γεωμηχανικής», καταλήγει.
Έλεγχος της βροχής
Η ξηρασία επηρεάζει όλο και μεγαλύτερες περιοχές του πλανήτη. Το μεγαλύτερο μέρος του αραβικού κόσμου εμπίπτει τώρα στην ταξινόμηση της «ακραίας λειψυδρίας», όπως ορίζεται από τα Ηνωμένα Έθνη. Η Βόρεια Αφρική και η Μέση Ανατολή αντιμετωπίζουν επίσης ταχεία αύξηση του πληθυσμού - ο πληθυσμός της Υεμένης, για παράδειγμα, αναμένεται να υπερδιπλασιαστεί έως το 2050, καθιστώντας τους πολέμους για το νερό μεγάλης κλίμακας μια πραγματική πιθανότητα.
Μια τεχνολογία που μπορεί να φέρει ανακούφιση είναι η σπορά νεφών. Η χρήση σωματιδίων ιωδιούχου αργύρου για να λειτουργήσουν ως μικροσκοπικοί πυρήνες για το σχηματισμό σταγόνων της βροχής χρονολογείται από πολύ παλιά:πρωτοπαρουσιάστηκε το 1946 στη General Electric από τον Bernard Vonnegut. Ο αδερφός του, ο Kurt Vonnegut, αργότερα θα φανταστεί την εφεύρεση ως Ice-Nine, μια ουσία ικανή να παγώσει αμέσως όλο το νερό στη Γη.
Το ιωδιούχο άργυρο – μαζί με άλλες ουσίες όπως το αλάτι ή το προπάνιο – λέγεται ότι ενισχύει τις βροχοπτώσεις, μακριά από το να παράγει ένα φαινόμενο κατάψυξης. Η σπορά νεφών από αεροπλάνα προσφέρει μεγάλη εξοικονόμηση σε σχέση με την αφαλάτωση, η οποία κοστίζει περίπου 50 έως 60 σεντς ΗΠΑ ανά κυβικό μέτρο, σύμφωνα με τον καθηγητή Zev Levin στο Κέντρο Έρευνας Ενέργειας, Περιβάλλοντος και Νερού της Κύπρου. «Αν μπορείτε να αποδείξετε ότι λειτουργεί, είναι η φθηνότερη λύση, στα τρία σεντς ανά κυβικό μέτρο. Επίσης αποφεύγει την ανάγκη για ακριβά συστήματα άρδευσης. Το μειονέκτημα είναι ότι δεν μπορεί να εγγυηθεί ότι θα λειτουργήσει όταν και όπου θέλετε», λέει ο ειδικός στα σύννεφα και τις βροχοπτώσεις.
Παρά τις έξι δεκαετίες έρευνας, η κριτική επιτροπή εξακολουθεί να είναι έξω για τη σπορά σύννεφων. Η επιστήμη απαιτεί δεδομένα και η σύγκριση με μη σπόρους σύννεφα μέσα στο ίδιο σύστημα καιρικών συνθηκών είναι εμφανώς δύσκολη. Ανενόχλητοι, 37 χώρες τρέχουν επί του παρόντος πάνω από 150 προγράμματα τροποποίησης του καιρού, σύμφωνα με το Εθνικό Κέντρο Ατμοσφαιρικής Έρευνας στο Κολοράντο (NCAR). Οι επιστήμονες στο NCAR είναι αισιόδοξοι ότι η εκτεταμένη στατιστική τους ανάλυση θα αποδείξει εάν είναι εφικτή ή όχι η δημιουργία σύννεφων.
Μπορεί να αποτρέψει τους πολέμους. Το Ινστιτούτο Ειρηνικού για Μελέτες για την Ανάπτυξη, το Περιβάλλον και την Ασφάλεια έχει καταγράψει περισσότερες από 100 καταστάσεις σύγκρουσης για το νερό στην περιοχή της Μέσης Ανατολής και της Βόρειας Αφρικής (MENA). Περισσότεροι από 250 άνθρωποι σκοτώθηκαν σε συγκρούσεις για πηγάδια και ποιμενικές εκτάσεις στη Σομαλία και την Αιθιοπία μεταξύ 2004 και 2006. Και πάλι, οι χώρες μπορεί να αντιληφθούν ότι η σπορά των νεφών κλέβει το νερό «τους» εάν αντιμετωπίσουν ξηρασίες. Μπορεί να μην είναι η πανάκεια που ελπίζουμε.
Φάρμα κάθετα
Επί του παρόντος, ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας εκτιμά ότι οι μισοί από τους κατοίκους του κόσμου ζουν σε πόλεις. Μέχρι το έτος 2050, αυτό θα αυξηθεί στο 80%. Μέχρι το 2050, ο παγκόσμιος πληθυσμός θα έχει αυξηθεί κατά τρία δισεκατομμύρια ανθρώπους και θα χρειαστεί ένας επιπλέον χώρος που θα ξεπερνά το μέγεθος της Βραζιλίας για να αναπτυχθεί αρκετή τροφή για να τραφεί ο καθένας στον πλανήτη.
Εάν πάνω από τα τρία τέταρτα του παγκόσμιου φαγητού πρόκειται να καταναλωθούν σε αστικές περιοχές, δεν θα είχε νόημα να παράγουμε μέρος από αυτά στις ίδιες τις πόλεις; Είναι μια ιδέα που ώθησε τον επιστήμονα του Πανεπιστημίου Columbia, καθηγητή Dickson Despommier, να πρωτοστατήσει στην ιδέα της κάθετης γεωργίας. Ο επιστήμονας μικροβιολογίας και δημόσιας υγείας πιστεύει ότι όσον αφορά τη χρήση της περιοχής, η ιδέα του θα μπορούσε να ξεπεράσει τη συμβατική γεωργία κατά 10.
Η βασική σκέψη πίσω από την τεχνολογία είναι η καλλιέργεια τροφίμων σε πολλούς ορόφους. Θα υπήρχε περιστρεφόμενη πρόσβαση στο ηλιακό φως ή πρόσφατα βελτιωμένα φώτα ανάπτυξης LED. Τα κτίρια θα τεθούν σε διπλή χρήση, με χώρο για χώρους γραφείων ή διαβίωσης καθώς και καλλιέργεια φυτών. «Υπάρχει μια δυαδικότητα σε αυτό. Ναι, πρέπει να παράγουμε τρόφιμα και να εξοικονομούμε νερό. Αλλά πρέπει επίσης να αρχίσουμε να επιδιορθώνουμε τις ζημιές στα οικοσυστήματα», εξηγεί ο Despommier. "Με την κάθετη καλλιέργεια, κάθε στρέμμα εσωτερικού χώρου θα επιτρέψει να επιστραφούν 10 στρέμματα σε εξωτερικούς χώρους για να καλλιεργήσουμε αυτό που χρειαζόμαστε για να απορροφήσουμε άνθρακα, και αυτό είναι τα δάση σκληρού ξύλου."
Πολλοί συνάδελφοι προγραμματιστές συμφωνούν - η ιδέα του Despommier εφαρμόζεται με διαφορετικές μορφές σε όλο τον κόσμο, κυρίως στο Pasona O2 στο Τόκιο της Ιαπωνίας. Αυτό το αστικό αγρόκτημα χωρίς φυτοφάρμακα είναι ανοιχτό στο κοινό και καταλαμβάνει το ισόγειο και τον πρώτο όροφο, ενώ μια εταιρεία ανθρώπινου δυναμικού εργάζεται στους άλλους ορόφους.
Απαντήστε στους τυφώνες
Τους δύο τελευταίους αιώνες οι τυφώνες έχουν χάσει τη ζωή σε πάνω από 1,9 εκατομμύρια ανθρώπους. Προκαλούν διάφορα προβλήματα, συμπεριλαμβανομένης της καταστροφής των υποδομών και της εξάπλωσης ασθενειών. Η ζημιά που προκλήθηκε από τον τυφώνα Κατρίνα του 2005 κόστισε 108 δισεκατομμύρια δολάρια για την επισκευή. Είναι πιθανό ότι η αύξηση της παγκόσμιας θερμοκρασίας μπορεί να προκαλέσει πιο καταστροφικές καταιγίδες.
Ένας τυπικός τυφώνας κατηγορίας 3 μπορεί να παράγει ενέργεια που ισοδυναμεί με 10.000 πυρηνικές βόμβες. Αντιμέτωποι με τέτοια δύναμη, μπορούμε πραγματικά να τους σταματήσουμε; Ο δισεκατομμυριούχος φιλάνθρωπος Μπιλ Γκέιτς και ο Βρετανός καθηγητής μηχανικής Stephen Salter κατέθεσαν πρόσφατα δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για ένα σύστημα γιγάντων σωλήνων που εκτείνονται σε βάθος 100 μέτρων στον ωκεανό. Το σύστημα θα αναμίξει νερό διαφορετικών θερμοκρασιών, διατηρώντας επομένως την επιφάνεια του ωκεανού κάτω από τους 26,5°C - το κρίσιμο επίπεδο στο οποίο σχηματίζονται οι τυφώνες. Η προσπάθεια του Γκέιτς δεν είναι η πρώτη του. Το 2009 κατοχύρωσε παρόμοια τεχνολογία που βασιζόταν σε φορτηγίδες εξοπλισμένες με αντλίες και αγωγούς. Απορρίφθηκε από ορισμένους επιστήμονες, οι οποίοι είπαν ότι τα σκάφη δεν μπορούσαν να αντλήσουν αρκετό κρύο νερό εντός του χρονικού παραθύρου που προσφέρεται για την πρόβλεψη τυφώνων.
Αυτή τη φορά ο Γκέιτς και η ομάδα του είναι πιο αισιόδοξοι. Ο Σάλτερ είναι βέβαιος ότι έχει διορθώσει τυχόν προβλήματα, αλλά πιστεύει ότι απαιτείται περισσότερη χρηματοδότηση. «Αν μπορείτε να δροσίσετε την επιφάνεια της θάλασσας, θα ηρεμούσατε τους τυφώνες», λέει ο Salter. «Υπολογίζω ότι θα χρειαστείτε περίπου 150-450 από αυτές τις δομές. Παρασύρονταν και έστελναν σήματα ραντάρ έτσι ώστε τίποτα να μην συγκρουστεί μαζί τους.»
Κάντε το πλέγμα πιο έξυπνο
Καμία τεχνολογία δεν μπορεί να ελπίζει ότι θα λύσει τις ενεργειακές μας ανάγκες. Κάποιοι όμως θα μπορούσαν να κάνουν μεγάλη διαφορά. Μια ιδέα ονομάζεται «έξυπνο δίκτυο». Το δίκτυο είναι το δίκτυο καλωδίων, μετασχηματιστών και υποσταθμών που μεταφέρουν ηλεκτρική ενέργεια στο σπίτι σας από έναν σταθμό παραγωγής ενέργειας. Το έξυπνο δίκτυο έχει να κάνει με τη δημιουργία νοημοσύνης στο δίκτυο για την αποτελεσματικότερη χρήση της ενέργειας.
Θα μπορούσε να κάνει πολλά για να μετριάσει τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής. Μια έκθεση των ΗΠΑ με τίτλο Machine-to-Machine Technologies:Unlocking The Potential Of A $1 Trillion Industry δημοσιεύθηκε το 2013 από το αμερικανικό σώμα με δραματικό τίτλο Carbon War Room. Η έκθεση εκτιμά ότι τα έξυπνα δίκτυα θα μπορούσαν να μειώσουν τις παγκόσμιες εκπομπές αερίων θερμοκηπίου κατά ένα πέμπτο έως το 2020.
Το έξυπνο δίκτυο θα λειτουργούσε εξισορροπώντας τη ζήτηση ενέργειας. Στο μέλλον, θα έχουμε ποικιλία ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, καθώς και καινοτόμα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας όπως το PHES (βλ. παραπάνω).
Πάρτε για παράδειγμα τα ηλεκτρικά οχήματα, τα οποία θα βοηθούσαν στη μείωση των εκπομπών άνθρακα. Τα οχήματα θα πρέπει να φορτιστούν, επιβαρύνοντας το δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα έξυπνο πλέγμα θα βοηθούσε στην εξισορρόπηση αυτής της επιπλέον πίεσης. Φανταστείτε να επιστρέφετε σπίτι από τη δουλειά και να συνδέετε το αυτοκίνητό σας στην πρίζα. Με ένα έξυπνο δίκτυο, το όχημα δεν θα ξεκινούσε να φορτίζει αμέσως. Αντίθετα, θα περίμενε μέχρι τη μέση της νύχτας, όταν οι ανεμογεννήτριες περιστρέφονται, αλλά υπάρχει μικρότερη ζήτηση ενέργειας.
Για να προχωρήσουμε περαιτέρω, τα ηλεκτρικά οχήματα που συγκεντρώνονται σε έναν οικιστικό δρόμο ή έναν εταιρικό στόλο θα μπορούσαν να παρέχουν έναν χρήσιμο πόρο αποθήκευσης ενέργειας. Οι μπαταρίες θα μπορούσαν να φορτιστούν σε περιόδους χαμηλής ζήτησης, επομένως αξιοποιώντας την παραγωγή που διαφορετικά θα ήταν πλεονάζουσα. Σε περιόδους αιχμής, θα μπορούσαν να επιστρέψουν ενέργεια στο δίκτυο με τον ιδιοκτήτη να λαμβάνει πληρωμή για την τροφοδοσία ηλεκτρικής ενέργειας. Πίσω από τα παρασκήνια, οι υπολογιστές θα διαχειρίζονται τη ζήτηση.
Λευκώστε τα σύννεφα
Ένας άλλος κλάδος της γεωμηχανικής είναι η διαχείριση της ηλιακής ακτινοβολίας. Σε αντίθεση με πιο περίεργες προτάσεις, όπως η εγκατάσταση καθρεφτών στο διάστημα, οι επιστήμονες θεωρούν τη φωτεινότητα του θαλάσσιου σύννεφου μια πιο βιώσιμη επιλογή.
Οι ερευνητές μιλούν για δύο παραλλαγές της τροποποίησης της ανακλαστικότητας του νέφους:την απογύμνωση του κυκλώματος και τη φωτεινότητα θαλάσσιου σύννεφου. Η αραίωση ή η «απογύμνωση» του νέφους υψηλού κίρρου θα επέτρεπε στην υπέρυθρη ακτινοβολία από τη Γη να διαφύγει στο διάστημα και να οδηγήσει σε ένα φαινόμενο ψύξης. Με τη σειρά του, κάνοντας τα χαμηλά σύννεφα πιο αντανακλαστικά θα μπορούσε επίσης να μειώσει τις θερμοκρασίες εκμεταλλευόμενοι το φαινόμενο Twomey, το οποίο πήρε το όνομά του από τον Ιρλανδό μετεωρολόγο Sean Twomey. Το φαινόμενο περιγράφει πώς μικρότερες σταγόνες νερού οδηγούν σε «λεύκανση» των ατμών στην ατμόσφαιρα, γεγονός που προκαλεί την ανάκλαση περισσότερου ηλιακού φωτός. Η μείωση του μεγέθους των σταγονιδίων μπορεί να επιτευχθεί με τεχνικές σποράς νεφών, όπως ο ψεκασμός διαλυμάτων θαλασσινού νερού από πλοία.
Ερευνητές στο Ινστιτούτο Μετεωρολογίας Max Planck στο Αμβούργο της Γερμανίας αξιολογούν αυτήν την προσέγγιση. Ο Δρ Hauke Schmidt έχει ερευνήσει την προοπτική της μεθόδου ως μέρος του διεθνούς έργου Geoengineering Model Intercomparison Project (GeoMIP). «Μια πιθανή παρενέργεια είναι ότι θα έπρεπε να δεσμευτούμε στην τεχνολογία – πιθανώς για αιώνες – διαφορετικά η κλιματική αλλαγή θα έφθανε γρήγορα», λέει ο ειδικός γεωμηχανικής. Παρόλα αυτά, ο Schmidt πιστεύει ότι τα οφέλη μπορεί απλώς να υπερβαίνουν τους κινδύνους και ενθαρρύνει τη συζήτηση:«Πρέπει να αναγνωρίσουμε ότι αυτές οι προτάσεις βρίσκονται στο τραπέζι. Ο πιο λογικός τρόπος δράσης είναι να προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε πλήρως τους κινδύνους, τις παρενέργειες και τα θετικά αποτελέσματα που είναι πιθανό να έχουν τέτοιες παρεμβάσεις.”
Alistair Welch και Max Mueller είναι επιστημονικοί δημοσιογράφοι με ιδιαίτερα ενδιαφέροντα στην τεχνολογία και τη μηχανική.
Ακολουθήστε το Science Focus στο Twitter, το Facebook, το Instagram και Flipboard
