https://bodybydarwin.com
Slider Image

Några ovanliga idéer för städning av bilar, lastbilar, fartyg och flygplan

2020

För nästan ett sekel sedan lanserade den tyska ingenjören Anton Flettner ett skepp i havet. "Utan segel eller ånga, som ett spöksfartyg, rörde det sig på mystiskt sätt genom vattnet utan några synliga framdrivningsmetoder enligt en artikel från 1925 som kom ut i Popular Science Monthly . Fartyget kryssade i tystnad, utan att spruta något i luften. två udda snygga, gigantiska snurrcylindrar steg upp från hennes däck när "fartyget plöjde sig genom det ojämna vattnet i Östersjön, nästan dubbelt så snabbt som den tidigare artikeln sade.

Flettner använde dessa cylindrar - kallade rotorseglar - för att driva sitt skepp, utnyttjade samma källa som först körde fartyg genom havet hundratals år tidigare när de började segla: vinden. Då kunde hans uppfinning inte konkurrera med ånga, kol och i slutändan den moderna dieselmotorn. Men idag, när världen hanterar klimatförändringarna, måste rederinäringen - verkligen hela den globala transportsektorn - hitta sätt att avvänja sig från fossila bränslen och övergången till renare energi. Bland dessa ansträngningar har Flettners gamla idé fått en ny dragkraft.

"Vem skulle ha trott att århundraden senare skulle vi titta hårt på hur man utnyttjar vindens kraft till kraftfartyg?" säger Bryan Comer, en seniorforskare i det marina programmet för International Council on Clean Transportation. "I början var alla fartyg nollutsläpp, med hjälp av mänsklig kraft olar or vind. Nu, i ett försök att minska kostnader och miljöpåverkan, börjar vi se innovativa användningar av vindkraft, inklusive rotor seglar. Det verkar som om vi har kommit hela cirkeln. "

Transportsektorn står för nästan en fjärdedel av koldioxid och andra växthusgaser som släpps ut i atmosfären. Fortfarande flyttar energi våra bilar, lastbilar, bussar, tåg, fartyg och flygplan, allt vi är beroende av för att leverera mat och konsumtionsvaror, att pendla till jobbet, att shoppa, få barnen till skolan och fotbollsövningen och att flyga den jobbtrötta till en efterlängtad semester. Människor kommer inte att lämna sina fordon när som helst snart, och om människor inte kan byta måste fordonen.

Experter är överens om att transportsektorn måste genomgå grundläggande förändringar, från och med nu, om vi ska hålla uppvärmningen till 1, 5 grader C, målet som fastställs i Paris klimatavtal. "Vi måste starta den tekniska förändringen inom transporten omedelbart och i en mycket hög takt för att inte hamna under de ambitiösa klimatmålen i Paris, säger Johannes Pagenkopf, en forskare och specialist på fordonssystem med det tyska flyg- och rymdcentret.

Transporten i dag beror fortfarande mycket på fossila bränslen, med endast en liten andel baserad på el. Vi måste djupgående flytta våra nuvarande transportsystem mot en koldioxidneutral framtid, säger Pagenkopf.

Fartyg står för cirka 3 procent av CO 2 -utsläppen globalt, enligt International Council on Clean Transportation. Experter inom sjöfartsindustrin tror att vindassisterad teknik - rotorseglar bland dem - kommer att hjälpa fartyg att uppnå målen för utsläppsminskning som ställts av Internationella sjöfartsorganisationen. Gruppen har krävt att sänka koldioxidutsläppen med 50 procent fram till 2050 jämfört med 2008 nivåer.

Fartyg beväpnade med rotorseglar skulle inte vara fossila utan bränsle, men tekniken kan hjälpa till att begränsa bränsleanvändning och föroreningar. Förutom rotorseglar, kunde fartyg också distribuera innovationer som en fläkt för att pumpa luftbubblor under fartyget och över en del av skrovet, vilket minskar dragkraften och därmed mängden kraft som behövs av huvudmotorerna.

Utöver frakt anser Pagenkopf att andra transportsätt måste drivas med el. Därför anser han att människor borde lita mer på tåg istället bilar och flygplan, eftersom de flesta järnvägar redan använder el. En dag hoppas han att detsamma gäller för flygplan och fartyg. ”Elektrisk framdrivning av batteri och bränsleceller för kort- och medelvägsplan och fartyg får fart”, säger han.

Vissa kortdistansflygplan använder redan batteridriven ström för korta avstånd som endast tar några få passagerare. Och branschen har faktiskt tagit sig till idén om elektriska flygplan på många meningsfulla sätt säger Phil Ansell, biträdande professor i flyg- och rymdteknik vid University of Illinois i Urbana-Champaign. "Många olika industrigrupper bedriver för närvarande intern forskning om elektriska flygplanskoncept."

Det finns dock stora hinder att övervinna innan batterier rutinmässigt kommer att driva flygplan, särskilt på längre flygningar. Nuvarande batterier är för tunga för att transportera flyg mycket långt; forskning måste fokusera på att göra dem lättare. På grund av dessa nackdelar tittar forskare på andra alternativ, inklusive hybridsystem som kopplar batterier med bränsle.

Xianguo Li, professor i mekanik- och mekatronikteknik vid University of Waterloo, arbetar med något liknande och kopplar ihop batterier med bränsleceller för användning i bilar. Han tror att hans system kommer att hålla så mycket som tio gånger längre än nuvarande bränsleceller och kan produceras billigt nog för att så småningom ersätta konventionella gasmotorer. Systemet består av ett batteri och tre bränslecellsenheter av identisk storlek som växlar mellan sig, beroende på hur mycket effekt som behövs.

”Under körning med låg hastighet ger batteriet ström, ” sade Li. ”En av de tre bränslecellenheterna skulle aktiveras om batterinivån är låg eller om batteriet inte är tillräckligt, och bränslecellutgången skulle delvis användas för att köra och delvis för att ladda batteriet. Om fordonet hastigheter skulle två av de tre bränslecellerna aktiveras, och vid full belastning skulle alla tre bränslecellerna aktiveras. Men han säger att bränslecellerna troligtvis skulle hålla längre eftersom ett fordon behöver full effekt bara runt en- tredje av tiden.

På liknande sätt har Li's Waterloo-kollega, Amir Khajepour, utvecklat en ny ventilteknik som ökar effektiviteten hos konventionella förbränningsmotorer med mer än 10 procent. Han har också skapat ett batterisystem som utnyttjar och lagrar värme som ett fordon skapar när det bromsar, men ändå låter kylenheter och luftkonditioneringsapparater köras under tomgång.

Förbränningsmotorer kommer att vara hästkraften för tunga transporter under många år framöver, säger han. Dessutom har de aktuella fordonen speciellt som används i stadsbussar eller nyttoflottor åtminstone ytterligare ett decennium av livslängd. All teknik som kan minska bränsleförbrukningen och utsläppen från sådana fordon kommer att ha en enorm inverkan på att göra transportsystemet grönare.

Marlene Cimons skriver för Nexus Media, ett syndikerat nyhetsband som täcker klimat, energi, politik, konst och kultur.

16 produkter för att minska mängden skräp i ditt liv

16 produkter för att minska mängden skräp i ditt liv

Varför besvämmer människor?

Varför besvämmer människor?

Dessa är världens mest kraftfulla superdatorer

Dessa är världens mest kraftfulla superdatorer