증발이 재생 에너지의 중요한 원천이 될 수 있습니까?

풍력 및 태양광 발전의 한 가지 단점은 간헐적이므로 에너지 저장이 필요하다는 것입니다. Yale Environment 360 인터뷰에서 생물물리학자 Ozgur Sahin은 호수와 저수지의 증발이 어떻게 안정적인 재생 에너지원으로 전환될 수 있는지 설명합니다.

작성자: 다이앤 투미(Diane Toomey) • 2017년 9월 28일

2015년에 생물물리학자 오즈구르 사힌(Ozgur Sahin)은 증발 과정을 재생 가능한 에너지원으로 바꾸는 방법을 발견했습니다. LED를 밝히고 장난감 자동차에 전기를 공급하는 장치를 만드는 것이었습니다. 이 모든 것은 공기 중 습도 수준의 변화에 ​​의해 구동됩니다. 이제 컬럼비아 대학의 Sahin과 동료들은 Nature Communications 저널에 미국 호수와 저수지의 증발이 이론적으로 국가 전력 수요의 거의 70%를 공급할 수 있다고 추정하는 새로운 논문을 발표했습니다.

오즈구르 사힌

토양세균인 고초균(B. subtilis)에서 물을 흡수하는 포자를 이용해 에너지를 생산하는 기술은 아직 개발 초기 단계다. 그러나 컬럼비아 대학의 생물과학과 물리학 부교수이자 해군 연구실로부터 2016년 젊은 연구자 상을 받은 사힌(Sahin)은 이것이 다른 형태의 재생 에너지에 비해 중요한 이점을 가지고 있다고 말합니다. “풍력과 태양광 발전은 간헐적인 에너지원입니다.”라고 그는 말했습니다. "증발의 경우에는 그다지 변동이 없습니다. 밤에도 매우 상당한 증발이 있을 것으로 예상할 수 있습니다."

Yale Environment 360과의 인터뷰에서 Sahin은 이 새로운 종류의 발전이 어떻게 작동하는지, 그 한계와 이 기술이 미국과 전 세계에서 중요한 전력원이 될 수 있는지 테스트하기 위한 광범위한 과학적 협력의 필요성에 대해 이야기합니다.

예일 환경 360: 2015년에 출판된 연구에서 당신과 동료들은 증발 과정을 사용하여 기계적 힘을 생성하는 몇 가지 기계를 발명했습니다. 습도 변화에 반응하여 팽창하고 수축하는 무해한 박테리아 포자를 활용하여 이를 수행했습니다. "증발 엔진"이라고 부르는 장치 중 하나입니다. 특정 기계가 어떻게 작동하는지 설명하십시오.

사힌: 증발 엔진에는 포자로 코팅된 플라스틱 스트립이 있습니다. 포자는 습도 변화에 반응하여 팽창하고 수축하는데, 그 과정은 매우 강력합니다. 그래서 그런 일이 발생하면 이 띠는 반응에 따라 늘어나고 짧아집니다. 그들은 본질적으로 근육처럼 작동하며, 이를 전기 에너지로 변환할 수 있습니다.

습도 자체는 일반적으로 환경에서 그렇게 빠르게 변하지 않습니다. 매일 시간 단위로 변경됩니다. 하지만 개방형 수면이 있으면 증발이 일어나며 이를 장치로 활용할 수 있습니다. 우리가 하는 방법은 스트립을 셔터 아래에 놓는 것입니다. 셔터가 열리면 습기가 통과할 수 있고, 셔터가 닫히면 습기가 차단됩니다. 그 [장치]를 발전기나 움직임과 기계적 에너지를 전기로 변환하는 무언가에 연결하면 전기를 생산할 수 있습니다. 이것이 우리 장치의 일반적인 개념입니다.

e360: 당신이 고안한 두 번째 기계는 "수분 분쇄기"라고 합니다. 그걸로 장난감 자동차를 움직일 수 있었어요. 그것은 바퀴처럼 보이며 동일한 원리로 작동합니다. 그것에 대해 조금 말해주세요.

사힌: 이 두 번째 장치에는 기본적으로 플라스틱 원과 원 주위에 배치된 포자 코팅 플라스틱 스트립이 있습니다. 우리는 원을 방의 중간쯤에 삽입합니다. 그리고 방의 벽을 감싸고 있는 젖은 종이가 있기 때문에 방 내부는 습합니다. 그 습기로 인해 원의 절반에 있는 포자가 팽창하게 됩니다. 그리고 원의 나머지 절반인 바깥쪽은 공기가 건조해서 그 쪽의 띠가 조금 더 곱슬거리는 것은 포자가 수축된 상태이기 때문입니다.

그렇게 되면 원의 무게중심이 원의 회전축에서 약간 벗어나게 됩니다. [후속] 회전은 건조한 부분에 있던 포자를 습한 지역으로 가져오고, 습한 부분에 있던 일부 습한 포자를 건조한 부분으로 가져옵니다. 챔버 내부의 종이가 젖어 있는 한 계속 회전합니다. 우리는 표면에서 굴러다니기 시작하는 레고 부품으로 간단한 장난감 같은 시스템을 구성했습니다. 가장 빠른 차는 아니지만 아마도 물이 부족한 최초의 차일 것입니다.