• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Autonomiczne roboty napędzane odpadami

    13.08.2010. 21:12
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Jak się okazuje, to co dla jednego jest śmieciem, dla innego może się okazać skarbem. W tym przypadku śmieci są wykorzystywane przez robota do wytwarzania energii pozwalającej mu funkcjonować. W ciągu ostatnich kilku lat zespół dofinansowywanych ze środków unijnych naukowców, którzy stworzyli serię robotów EcoBot (I, II, III), opracował maszynę zasilaną odpadkami żywności i surowcami. Teraz naukowcy obrali sobie za cel przekształcenie energii z moczu w tym samym celu. Projekt EcoBot-III otrzymał 320.000 EUR dofinansowania z Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

    Dr Ioannis Ieropoulos, profesor John Greenman, profesor Chris Melhuish i inni naukowcy z Laboratorium Robotyki w Bristolu (BRL), Wlk. Brytania, są autorami serii eksperymentów z EcoBot I, II i III.

    Ich wyjątkowe podejście polegało na stworzeniu sztucznego systemu trawienia na potrzeby robota. "Jelito" zostało zaprojektowane według nowatorskiej technologii mikrobiologicznego ogniwa paliwowego (MFC), która wykorzystuje kultury bakterii do rozkładania "żywności", aby generować energię.

    "W ciągu kilku lat karmiliśmy nasze ogniwa MFC zepsutymi owocami, ścinkami trawy, skorupkami krewetek i nieżywymi muchami, aby zbadać różne odpady pod kątem wykorzystania ich jako źródło pożywienia dla MFC" - mówi dr Ieropoulos. "Skoncentrowaliśmy się na poszukiwaniu najlepszych odpadów do wytworzenia jak największej ilości energii."

    Dostęp do energii stanowi jedną z największych przeszkód na drodze do powszechnego przyjęcia się autonomicznych robotów, zwłaszcza w odległych rejonach. Naukowcy są przekonani, że aby robot był naprawdę autonomiczny, musi nie tylko rozsądnie gospodarować energią, ale również produkować ją z tego co jest dostępne w jego otoczeniu. Oznacza to zdolność do wyszukiwania, gromadzenia i trawienia odpadów w celu uzupełnienia zapasów energii. To może z kolei pomóc w istotny sposób w zarządzaniu odpadami.

    Ostatnie wyzwanie, nad którym pracuje obecnie zespół to wykorzystanie moczu w ogniwach MFC. Dr Ieropoulos wyjaśnia, że mocz jest bogaty w azot i zawiera chlorek, potas, bilirubinę i inne związki chemiczne, które sprawiają, że idealnie nadaje się do ogniw MFC. Wstępne testy już pokazały, że to bardzo użyteczny odpad.

    Pierwszy krok, jaki muszą wykonać naukowcy to umożliwić współpracę ogniw MFC w szeregu połączonym w ciągły system przepływowy zwany "stosem". Stos połączonych ogniw MFC jest bardziej wydajny i wytwarza więcej energii niż ta sama liczba pojedynczych ogniw MFC.

    Zespól pracuje nad prototypem przenośnego pisuaru, który będzie wykorzystywać mocz do wytwarzania energii z ogniw paliwowych. Mimo iż projekt znajduje się na początkowym etapie, naukowcy są przekonani, że tego typu urządzenie można by wykorzystywać podczas imprez na wolnym powietrzu, takich jak festiwale muzyczne.

    I rzeczywiście naukowcy już zyskali zainteresowanie brytyjskiego przedsiębiorstwa Ecoprod Technique, które produkuje bezwodne pisuary. Marcus Rose z Ecoprod powiedział, że współpraca ta jest dla jego przedsiębiorstwa interesująca i cenna: "Rozmawialiśmy z naukowcami, którzy twierdzą, że ten produkt jako jedyny w pełni nadaje się do uzupełnienia tych badań. Z chęcią pomożemy przy tym wyjątkowym projekcie."

    W ramach projektu EcoBot naukowcy sprawdzają równocześnie możliwość wykorzystania technologii generowania energii przez ogniwa MFC pod wodą. Aparatura będzie działać jak sztuczne skrzela, w których tlen jest zużywany w katodzie wodnej a materia organiczna wykorzystywana jest jako biomasa paliwowa dla bakterii.

    "Postępy w tej dziedzinie mogą wnieść znaczący wkład w kontekście problemów, przed jakimi obecnie stajemy, które wiążą się z produkcją energii i utylizacją odpadów" - podsumowuje dr Ieropoulos. "Mamy nadzieję, że te badania pomogą zmienić sposób, w jaki myślimy o energii i odpadach generowanych przez człowieka."

    EcoBot-I i EcoBot-II zostały opracowane odpowiednio w 2002 i 2004 r.

    Za: CORDIS

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Nieodnawialne źródła energii to wszelkie źródła energii, które nie odnawiają się w krótkim okresie. Ich wykorzystanie jest znacznie szybsze niż uzupełnianie zasobów. Ich przeciwieństwem są odnawialne źródła energii. Parytet sieci (ang. grid parity) to określenie sytuacji, w której nowe źródło energii może dostarczać energii elektrycznej po koszcie uśrednionym mniejszym albo równym kosztowi nabycia energii w sieci energetycznej. Termin ten jest najczęściej używany w dyskusjach na temat nowych instalacji odnawialnych źródeł energii, w szczególności nowych technologii produkcji energii z biomasy, wiatrowej i słonecznej, które obecnie wchodzą na rynek. Uprawy energetyczne to uprawy roślin w celu pozyskania biomasy z przeznaczeniem na cele energetyczne czyli do produkcji energii cieplnej, energii elektrycznej oraz paliwa gazowego (biogazu) lub ciekłego. Biomasa jest zaliczana do odnawialnych zasobów energii. Za uprawy energetyczne uznaje się te uprawy, które nie wytwarzają żywności. Odpady z upraw roślin przemysłowych i żywnościowych też mogą być używane w celu produkcji energii, ale takie uprawy nie są uznawane za uprawy energetyczne.

    Miejsce dostarczania energii elektrycznej (ang. point of supply, supply terminals) MD – umowny punkt, w którym następuje przekazanie (dostawa lub odbiór) energii elektrycznej przez jednego partnera handlowego drugiemu. Miejscem dostarczenia (MD) może być fizyczny punkt w sieci będący umownym punktem granicznym, w którym następuje przekazanie energii elektrycznej. Wielkość energii elektrycznej dostarczonej lub odebranej jest wyznaczana na podstawie pomiarów energii oraz algorytmów wyznaczania ilości energii. Giełda energii – instytucja publiczna mająca na celu zapewnienie możliwości handlu energią. W Polsce największą giełdą energii jest Towarowa Giełda Energii.

    Konwersja energii jest zamianą jednej jej postaci na inną. W myśl zasady zachowania energii energia całkowita nie ulega zmianie. Jednak poszczególne składniki wchodzące w skład energii całkowitej mogą rosnąć lub maleć. W maszynach i urządzeniach energetycznych występuje zwykle kilka stopni konwersji energii. Układ hybrydowy to układ napędowy, gdzie współdziałają dwa różne źródła energii lub ogólniej różne źródła napędu. Nadwyżka energii generowana przez silnik spalinowy jest wykorzystywana do ładowania akumulatorów (elektrochemicznych, hydraulicznych, mechanicznych itp.). Zgromadzona energia jest wykorzystywana w celu pokrycia zapotrzebowania na energię napędu dodatkowego współpracującego z głównym źródłem napędu. Zastosowanie tego układu umożliwia użycie silnika spalinowego o mniejszej mocy, czyli tańszego niż w przypadku klasycznego układu napędowego. Silnik spalinowy pracuje w układzie hybrydowym przy większych obciążeniach, dlatego jednostkowe zużycie paliwa jest mniejsze, silnik elektryczny jest wykorzystywany w zakresie obciążeń częściowych np: w ruchu ulicznym, przy których silniki spalinowe wykazują większe zużycie paliwa niż w optymalnych warunkach spalania. Dlatego układ hybrydowy jest jednym z rozwiązań, który może spełnić wymagania norm toksyczności spalin ULEV. W napędach hybrydowych zwykle stosuje się silniki ZS, ZI i silniki dwusuwowe z kołami zamachowymi wyposażonymi w silnik elektryczny (generator) i baterie, ultrakondensatory, ogniwa paliwowe lub turbiny gazowe. Niezależnie od przyjętego rodzaju źródła energii, obie jednostki napędowe mogą pracować w układzie szeregowym lub równoległym.

    Wirtualne miejsce dostarczania energii elektrycznej - miejsce dostarczania energii elektrycznej, w którym jest realizowana dostawa tej energii niepowiązana bezpośrednio z jej fizycznymi przepływami. Jej ilość wyznaczana jest przy użyciu algorytmów na podstawie umowy sprzedaży energii elektrycznej. Postulat 100% energii odnawialnej pojawił się w związku z globalnym ociepleniem i innymi problemami ekologicznymi (np. zanieczyszczeniem powietrza) oraz gospodarczymi (np. wyczerpywanie się energetycznych surowców nieodnawialnych). Wzrost wykorzystywania odnawialnych źródeł energii następuje znacznie szybciej, niż ktokolwiek to przewidywał. Międzyrządowy Zespół ds. Zmian Klimatu stwierdził, że jest niewiele technologicznych granic integracji portfela technologii odnawialnych źródeł energii, aby zapewnić z nich większość całkowitego światowego zapotrzebowania na energię. Mark Z. Jacobson twierdzi, że rozpoczęcie produkcji całej nowej energii tylko z wiatru, energii słonecznej oraz energii wodnej jest możliwe w 2030 r., a istniejący system dostaw energii może zostać zastąpiony całkowicie do 2050 r. Przeszkody w realizacji planu 100% energii odnawialnej są postrzegane jako "przede wszystkim społeczne i polityczne, a nie technologiczne lub ekonomiczne". Jacobson wskazuje, że koszty energii z wiatru, słońca, wody powinny być podobne do dzisiejszych kosztów energii. Europejska Rada ds. Energii Odnawialnej (EREC) wskzuje, że Unia Europejska może do 2050 zmniejszyć emisję gazów cieplarnianych o ponad 90% jeśli cała produkcję energii przestawi na źródła odnawialne.

    Kondycjonowanie energii – to proces mający na celu umożliwienie i optymalizację współpracy źródeł energii elektrycznej i odbiorów, poprzez zmianę parametrów energii.

    Sztuczna fotosynteza – pojęcie, które ogólnie obejmuje "skopiowanie" naturalnego procesu fotosyntezy, a także związane z tym badania, w celu otrzymania wysokoenergetycznych związków chemicznych z dwutlenku węgla i wody przy udziale energii słonecznej, czasami także pod pojęciem tym rozumiany jest rozkład wody na wodór i tlen za pomocą energii słonecznej. Termin dotyczy także starań naukowców, aby otrzymać z dwutlenku węgla i wody w reakcji sztucznej fotosyntezy płynne paliwo. Dla zapoczątkowania reakcji sztucznej fotosyntezy konieczne jest dostarczenie energii z zewnątrz, np. odnawialnej energii słonecznej lub energii wiatru.

    Zrównoważona energia – efektywność energetyczna i energia odnawialna są uznawane za dwa filary zrównoważonej polityki energetycznej. Obie strategie muszą być rozwijane równocześnie, aby stabilizować i redukować emisje dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń. Wydajne używanie energii jest kluczowe dla spowalniania wzrostu zapotrzebowania na energię, tak by rosnące dostawy czystej energii mogły powodować głębsze redukcje w wykorzystaniu paliw kopalnych. Jeśli konsumpcja energii będzie rosła zbyt szybko, rozwój energii odnawialnej nie nadąży, by osiągnąć ten cel. Analogicznie, jeśli źródła czystej energii nie staną się powszechnie dostępne, spowolniony wzrost popytu w niewystarczającym stopniu przełoży się na ograniczenie całkowitych emisji węgla; potrzebne jest także zmniejszenie udziału węgla w źródłach energii. W związku z tym zrównoważona polityka energetyczna wymaga większych zobowiązań zarówno w odniesieniu do wydajności jak i źródeł odnawialnych. Energia dla Wszystkich - to nazwa inicjatywy i partnerstwa - obu zapoczątkowanych przez Azjatycki Bank Rozwoju (ADB), w celu zmniejszenia ubóstwa energetycznego w regionie Azji i Pacyfiku. Inicjatywa ma na celu opracowanie metod zapewnienia dostępu do niezawodnych i przystępnych cenowo usług energetycznych oraz wsparcia rozwinięcia ich skali. Obejmuje ona zarówno dostęp gospodarstw domowych do energii elektrycznej wytwarzanej technologiami odnawialnych źródeł energii takich, jak mikro energetyki wodnej, słonecznej, biomasy i małej energetyki wiatrowej, jak również dostęp do czystych paliw do gotowania takich, jak LPG lub biogazu z odchodów zwierzęcych. Natomiast partnerstwo powstało, aby umożliwić różnym podmiotom z branży współpracę w regionie. Jednym z opisanych celów jest zapewnienie dostępu do energii 100 milionom ludzi w regionie do 2015 roku.

    Miedź w energooszczędnych silnikach elektrycznych: Wysoka przewodność elektryczna miedzi jest istotnym czynnikiem projektowym, który umożliwia zwiększenie sprawności energetycznej silników elektrycznych. Jej znaczenie wynika stąd, że silniki elektryczne i napędzane nimi układy są znaczącymi odbiornikami energii elektrycznej pobierającymi 43%-46% całkowitego globalnego zużycia energii i 69% całkowitej energii elektrycznej zużywanej przez przemysł. Budynek zeroemisyjny – budynek wykorzystujący dostępne na miejscu źródła energii odnawialnych, które równoważą emisje spowodowane przez używanie nieodnawialnych źródła energii.

    Zasada zachowania energii – empiryczne prawo fizyki, stwierdzające, że w układzie izolowanym suma wszystkich rodzajów energii układu jest stała (nie zmienia się w czasie). W konsekwencji, energia w układzie izolowanym nie może być ani utworzona, ani zniszczona, może jedynie zmienić się forma energii. Tak np. podczas spalania wodoru w tlenie energia chemiczna zmienia się w energię cieplną.

    Dodano: 13.08.2010. 21:12  


    Najnowsze