síť | Svět2000

Vědci našli podzemní energetickou síť Země

28. 3. 2024 Iveta Mauci 0 komentářů 2 min read 17672 Zobrazení energie, příroda, síť, Země

Jedním z největších objevů bylo, že Geobacter v podstatě napájí mikrobiální elektrickou síť pod našima nohama. Aby tato bakterie „dýchala“ kyslík, přenáší přebytečné elektrony na nepatrné elektrické „vlasy“ známé jako nanodrátky.

Vědci z Yaleovy univerzity a Škola přírodních věd a technologií NOVA v Lisabonu v Portugalsku, našli specifickou rodinu proteinů odpovědných za tuto podzemní elektrickou říši divů. Tyto proteiny, konkrétně cytochromy, v podstatě fungují jako nabíjecí zátky pro nanodráty, které poskytují cestu potřebnou k uvolnění přebytečných elektronů vytvořených metabolickými procesy. Výsledky této studie byly nedávno zveřejněny v časopise Nature Communications.

Pod nohami nám bzučí pouhým okem neviditelný ekosystém nabitý bioenergií.

Pokud jde o pohodlí, lidé to mají docela dobré. Homo sapiens není pravidelně vystavován vakuu vesmíru jako tardigrady (želvušky), ani se pravidelně nedržíme extra horkých hydrotermálních průduchů naplněných sírou, jako různé extremofilní bakterie. A máme to mnohem jednodušší než Geobacter sulfurreducens, bakterie, která je obzvláště zběhlá v životě v anaerobních prostředích hluboko uvnitř Země. Vědci dlouho žasli nad tím, jak tento mikrob přežívá nehostinné podmínky nacházející se pod zemí, ale v průběhu let dávali odborníci pomalu dohromady vysvětlení.

Jedním z největších objevů bylo, že Geobacter v podstatě napájí mikrobiální elektrickou síť pod našima nohama. Aby tato bakterie „dýchala“ kyslík, přenáší přebytečné elektrony na nepatrné elektrické „vlasy“ známé jako nanodrátky, které vystřelují z povrchu mikroba. Tyto chloupky se spojují s okolními minerály a dalšími mikroby a vytvářejí jakousi propojenou biologickou mřížku, která umožňuje život. Vědci však nebyli schopni přesně zjistit, co tyto chlupy nabíjí alespoň ne až dosud.

„Běžné půdní a mořské mikroby z čeledi Geobacteraceae jsou důležité v různých přírodních prostředích a pro biotechnologické aplikace,“ napsali vědci v článku. „Struktury těchto nanodrátů odhalují propojené řetězce cytochromů…, které mohou podporovat rychlé a izolované vedení elektronů na vzdálenosti několika mikrometrů.“

Pochopení bioelektrických vlastností těchto mikrobů by mohlo být životně důležité pro technologické aplikace a také pro boj proti změně klimatu. Zkoumání elektrických schopností těchto mikrobů snad povede k vývoji různých biomateriálů, stejně jako k pokroku v bioenergii. Přestože jsou extrémně malé, mikrob je široký pouze tři až pět nanometrů (asi 10 000krát menší než lidský vlas) a jeho nanodrátky přesahují pouze 20 nanometrů za samotným mikrobem, hrají tyto organismy ústřední roli v procesech skleníkových plynů na Zemi.

„Mikroby absorbují 80 % metanu v oceánu, který je hlavním přispěvatelem ke globálnímu oteplování, emitovaného ze dna oceánů. Nicméně mikroby na zemském povrchu tvoří 50 % emisí metanu do atmosféry,“ uvádí se v tiskovém prohlášení Yaleské univerzity s odkazem na autory článku. „Pochopení různých metabolických procesů může pomoci zmírnit emise metanu.“

[H/T: Popular Mechanics]

Desetina veškeré elektřiny se ztrácí v síti, pomoci mohou supravodivé kabely

28. 7. 2023 Iveta Mauci 0 komentářů 4 min read 477 Zobrazení elektřina, nová technologie, síť, v zemi, ztráty

Budoucnost Nové

Pro většinu z nás je přenos energie neviditelnou součástí moderního života. Zmáčknete vypínač a světlo se rozsvítí. Ale způsob, jakým transportujeme elektřinu, je životně důležitý, píše CONVERSATION. Abychom přestali s fosilními palivy, budeme potřebovat lepší síť, spojující obnovitelné zdroje energie v regionech s městy.

Elektrické sítě jsou velké, složité systémy. Budování nových vysokonapěťových přenosových vedení často vyvolává odpor komunit, které se obávají vizuálního dopadu věží. A naše síť ve 20. století ztrácí asi 10 % energie vyrobené jako teplo.

Jedno řešení? Pro klíčové části sítě použijte supravodivé kabely. Jediný 17centimetrový kabel může přenést celý výkon několika jaderných elektráren. Města a regiony po celém světě tak učinily, aby snížily emise, zvýšily efektivitu, chránily klíčovou infrastrukturu před katastrofami a vedly elektrické vedení pod zemí. Když se připravuje modernizace sítě, měla by se následovat. Je to příležitost jednou za generaci.

Co je špatného na současné osvědčené technologii?

Spousta věcí. Hlavní výhodou vysokonapěťových přenosových vedení je, že jsou relativně levné.

Ale levná stavba přichází se skrytými náklady později. Průzkum ve 140 zemích zjistil, že elektřina, která se v současnosti plýtvá při přenosu, představuje ohromujících půl miliardy tun oxidu uhličitého každý rok.

electricity, electricity pylons, power lines — Vedení vysokého napětí je levnější na stavbu, ale má skutečné nevýhody.

Tyto zbytečné emise jsou vyšší než výfukové plyny ze všech kamionů na světě nebo ze všeho metanu spáleného na ropných plošinách. Neefektivní přenos energie také znamená, že země musí stavět další elektrárny, aby kompenzovaly ztráty v síti.

Jak by mohly pomoci supravodivé kabely?

Supravodivost je místo, kde mohou elektrony proudit bez odporu nebo ztráty. Je zabudován do napájecích kabelů a nabízí příslib bezztrátového přenosu elektřiny na dlouhé i krátké vzdálenosti. To je důležité, vzhledem k tomu, že pozoruhodné australské větrné a solární zdroje se často nacházejí daleko od uživatelů energie ve městech.

Vysokonapěťové supravodivé kabely by nám umožnily dodávat energii s minimálními ztrátami z tepelného nebo elektrického odporu a se stopami nejméně 100krát menšími než běžný měděný kabel pro stejný výkon.

A jsou daleko odolnější vůči katastrofám a extrémnímu počasí, jelikož se nacházejí pod zemí.

Ještě důležitější je, že typický supravodivý kabel může dodat stejný nebo větší výkon při mnohem nižším napětí než běžný přenosový kabel. To znamená, že prostor potřebný pro transformátory a připojení k síti klesá z velikosti velké tělocvičny pouze na dvojgaráž.

Zavedení těchto technologií do naší energetické sítě nabízí sociální, ekologické, obchodní a efektivní dividendy.

Bohužel, zatímco supravodiče jsou např. v australské lékařské komunitě samozřejmostí (kde se běžně používají v přístrojích MRI a diagnostických přístrojích), v energetickém sektoru zatím nenašly svůj domov.

Jedním z důvodů je, že supravodiče musí být chlazeny, aby fungovaly. Rychlý pokrok v kryogenice však znamená, že již nemusíte snižovat jejich teplotu téměř na absolutní nulu (-273℃). Moderní „vysokoteplotní“ supravodiče stačí ochladit na -200 ℃, což lze provést kapalným dusíkem. Levnou, snadno dostupnou látkou.

Vysokoteplotní supravodiče lze chladit pouze kapalným dusíkem.

V zámoří se však denně osvědčují. Snad nejznámější příklad k dnešnímu dni je v německém městě Essen. V roce 2014 inženýři nainstalovali 10 kilovoltový (kV) supravodivý kabel v hustém centru města. I když byla dlouhá jen jeden kilometr, vyhnula se vyšším nákladům na výstavbu třetí rozvodny v oblasti, kde byl velmi omezený prostor pro infrastrukturu. Kabel Essen je nenápadný v metr širokém věcném břemenu a pouze 70 cm pod zemí.

Supravodivé kabely lze pokládat pod zem s minimálním půdorysem a hospodárně. Potřebují mnohem méně půdy.

Konvenční vysokonapěťový nadzemní kabel vyžaduje věcné břemeno široké asi 130 metrů, s pylony vysokými až 80 metrů, aby byla zajištěna bezpečnost. Naproti tomu podzemní supravodivý kabel by zabral věcné břemeno o šířce šest metrů a hloubce až 2 metry.

To má další výhodu: překonání skepse komunity. V současné době se mnoho místních obyvatel obává zranitelnosti vysokonapěťových nadzemních kabelů v oblastech náchylných k požárům a ekologicky citlivých oblastí, jakož i vizuálního dopadu velkých věží a vedení. Komunity a zemědělci v některých regionech jsou hlasitě proti plánům na nové 85 metrů vysoké věže a elektrické vedení procházející jejich pozemky nebo v jejich blízkosti.

Klimatické extrémy, bezprecedentní větrné bouře, nadměrné srážky a údery blesků mohou narušit napájecí sítě, jak zjistilo v roce 2021 viktoriánské město Moorabool.

A co náklady? To je těžké určit, protože to závisí na rozsahu, povaze a složitosti úkolu. Ale – kabel Essen stál v roce 2014 kolem 20 milionů dolarů. Výměna šesti 500kV věží zničených vichřicí poblíž Moorabool v lednu 2020 stála 26 milionů dolarů.

Zatímco supravodivé kabely budou předem dražší, ušetříte tím, že se vyhnete velkým věcným břemenům, budete vyžadovat méně rozvoden (protože je napájení nižší napětí) a zefektivníte schvalování.