כיצד נוכל להפוך את קור החלל החיצון למשאב מתחדש
-
0:01 - 0:04כל קיץ בזמן היותי ילד,
-
0:04 - 0:07הייתי טס מביתי בקנדה
כדי לבקר את סבא וסבתא, -
0:07 - 0:09שגרו במומבאי, הודו.
-
0:09 - 0:12הקיץ הקנדי הוא לא קיצוני,
-
0:12 - 0:1622 מעלות הוא יום קיץ אופייני
-
0:16 - 0:19ולא חם מדי.
-
0:19 - 0:22מצד שני, מומבאי
הוא מקום חם ולח, -
0:22 - 0:26עמוק בתוך ה-30 מעלות.
-
0:26 - 0:28ברגע שהייתי מגיע לשם,
-
0:28 - 0:32הייתי שואל, "כיצד אפשר לחיות,
לעבוד ולישון באקלים כזה?" -
0:34 - 0:37ומה שיותר גרוע,
לסבים שלי לא היה מזגן. -
0:38 - 0:41ולמרות שניסיתי כמיטב יכולתי,
-
0:41 - 0:43אף פעם לא הצלחתי
לשכנעם לקנות כזה. -
0:44 - 0:47אבל זה משתנה עכשיו, ומהר.
-
0:48 - 0:52מערכות קירור היום
צורכות יחד 17 אחוז -
0:52 - 0:55מצריכת החשמל העולמית שלנו.
-
0:55 - 0:57זה כולל הכל, מהמזגנים שרציתי נואשות
-
0:57 - 1:00במהלך חופשות הקיץ שלי,
-
1:00 - 1:04עד למערכות קירור ששומרות
על מזונינו ומקררות אותו -
1:04 - 1:05עבורינו במרכולים,
-
1:05 - 1:09ועד למערכות בקרה תעשייתיות
השומרות על מרכזי המידע שלנו שמישים. -
1:10 - 1:13ביחד, המערכות הללו אחראיות ל-8 אחוז
-
1:13 - 1:15מפליטת גזי החממה בעולם.
-
1:16 - 1:17אבל מה שמשאיר אותי ער בלילה
-
1:17 - 1:22היא העובדה שהשימוש שלנו באנרגיה
לשם קירור עלול לגדול פי-6 עד 2050, -
1:22 - 1:27בעיקר כתוצאה מהעלייה
בשימוש במדינות אסיה ואפריקה. -
1:27 - 1:29ראיתי זאת מכלי-ראשון.
-
1:29 - 1:32כמעט בכל דירה באזור בית סביי
-
1:32 - 1:34יש היום מזגן.
-
1:34 - 1:37ואין ספק שזה דבר טוב
-
1:37 - 1:40מבחינת הבריאות, הרווחה והפיריון בעבודה
-
1:40 - 1:43של האנשים שחיים באקלים חם.
-
1:44 - 1:48אבל, אחד הדברים הכי מטרידים
בקשר לשינויי אקלים הוא -
1:48 - 1:50שככל שהכוכב שלנו מתחמם יותר,
-
1:50 - 1:53כך נצטרך יותר מערכות קירור --
-
1:53 - 1:57מערכות שהן בעצמן
פולטות הרבה גזי-חממה. -
1:57 - 2:01יש לזה את הפוטנציאל
ליצור מעגל שמזין את עצמו, -
2:01 - 2:02בו מערכות הקירור לבד
-
2:02 - 2:05עלולות להפוך לאחד המקורות העיקריים
של גזי-חממה -
2:05 - 2:06בהמשך המאה הנוכחית.
-
2:07 - 2:08במקרה הכי גרוע,
-
2:08 - 2:12אנו עשויים לצרוך יותר מ-10 טריליון
קילוואט-שעה חשמל בכל שנה, -
2:12 - 2:14רק בשביל הקירור, עד שנת 2100.
-
2:15 - 2:18זוהי מחצית מאספקת החשמל שלנו היום.
-
2:18 - 2:19אך ורק לקירור.
-
2:21 - 2:25אבל זה גם מוביל
אותנו להזדמנות גדולה. -
2:25 - 2:30שיפור של 10 עד 20 אחוז
ביעילות של כל מערכת קירור -
2:30 - 2:34עשוי ליצור השפעה גדולה
על פליטות גזי-החממה, -
2:34 - 2:36היום, כמו גם בהמשך המאה הנוכחית.
-
2:38 - 2:42וזה יכול לסייע לנו להימנע מהתרחיש הגרוע
של כניסה למעגל שמזין את עצמו. -
2:43 - 2:47אני מדען שחושב הרבה על אור וחום.
-
2:47 - 2:50בפרט, כיצד חומרים חדשים
מאפשרים לנו לשנות את זרימת -
2:50 - 2:52האלמנטים הבסיסיים הללו של הטבע
-
2:52 - 2:55בדרכים שפעם סברנו
שהן בלתי-אפשריות. -
2:55 - 2:58בעוד שתמיד הבנתי
את חשיבות הקירור -
2:58 - 3:00בזמן חופשות הקיץ שלי,
-
3:00 - 3:02בסוף הגעתי לעבוד על הבעיה הזו
-
3:02 - 3:06בגלל חידה מחשבתית
שנתקלתי בה לפני 6 שנים. -
3:07 - 3:13כיצד אנשים בעת העתיקה
הצליחו לייצר קרח במדבר? -
3:14 - 3:17זוהי תמונה של בית-קרח,
-
3:17 - 3:20שנקרא גם יאחצ'ל,
שנמצא בדרום-מערב אירן. -
3:21 - 3:25ישנם עשרות שרידים של
מבנים כאלה ברחבי אירן, -
3:25 - 3:28עם עדויות למבנים דומים
ברחבי שאר מזרח-התיכון -
3:28 - 3:30עד לסין.
-
3:30 - 3:33האנשים שהשתמשו בבית-קרח
זה לפני מאות רבות, -
3:33 - 3:36היו שופכים מים
לבריכה שרואים משמאל -
3:36 - 3:39בשעות הערב המוקדמות,
בזמן שקיעת השמש. -
3:39 - 3:41ואז קרה משהו מדהים.
-
3:41 - 3:44למרות שטמפרטורת האויר
היתה מעל נקודת הקיפאון, -
3:44 - 3:48נאמר 5 מעלות,
-
3:48 - 3:49המים היו קופאים.
-
3:51 - 3:55הקרח שנוצר היה נאסף
בשעות הבוקר המוקדמות -
3:55 - 3:58ומאוחסן בבניין שרואים מימין,
-
3:58 - 3:59לאורך כל חודשי הקיץ.
-
4:00 - 4:03בעצם אתם הייתם רואים משהו
מאוד דומה לזה שמתרחש -
4:03 - 4:06אם שמתם לב פעם לכפור
שנוצר על הקרקע בלילה בהיר, -
4:06 - 4:09גם כאשר טמפרטורת האויר
היתה מעל נקודת הקיפאון. -
4:09 - 4:10אבל רגע אחד.
-
4:10 - 4:14כיצד המים קפאו אם טמפרטורת
האויר היא מעל נקודת הקיפאון? -
4:14 - 4:16לאידוי עשוי היה להיות חלק בזה,
-
4:16 - 4:20אבל זה לא מספיק לגרום
למים להפוך לקרח. -
4:20 - 4:22משהו אחר חייב היה לקרר אותם.
-
4:23 - 4:25תדמיינו עוגה שמתקררת על אדן חלון.
-
4:26 - 4:29כדי שהיא תוכל להתקרר, החום צריך
לזרום למקום שהוא יותר קר. -
4:29 - 4:31כלומר, לאויר שמקיף אותו.
-
4:32 - 4:34כמה שזה נשמע לא סביר,
-
4:35 - 4:40באותה בריכת מים, החום למעשה
זורם לקור של החלל. -
4:42 - 4:44כיצד זה אפשרי?
-
4:44 - 4:48ובכן, בריכת המים,
כמו כל החומרים הרגילים, -
4:48 - 4:50שולחת את החום שלה בצורת אור.
-
4:51 - 4:53תהליך זה ידוע בתור קרינה תרמית.
-
4:54 - 4:58למעשה, כולנו שולחים את חומנו
כאור אינפרא-אדום ממש עכשיו, -
4:58 - 5:00מאחד לשני ולסביבתינו.
-
5:01 - 5:03אנו יכולים ממש לראות זאת
באמצעות מצלמות תרמיות -
5:03 - 5:06והתמונות שהן
מייצרות כמו זו שלפניכם. -
5:07 - 5:09כך שבריכת המים שולחת את חומה
-
5:09 - 5:11למעלה אל עבר האטמוספירה.
-
5:11 - 5:13האטמוספירה והמולקולות שלה
-
5:13 - 5:16סופגות חלק מהחום
ומחזירות אותו ארצה. -
5:16 - 5:20זהו למעשה אפקט החממה
שאחראי לשינויי האקלים. -
5:20 - 5:23אבל יש דבר שחשוב להבינו.
-
5:23 - 5:26האטמוספירה אינה סופגת את כל החום.
-
5:27 - 5:30אם היא היתה עושה זאת, הכוכב שלנו
היה הרבה יותר חם. -
5:30 - 5:31באורכי-גל מסויימים,
-
5:32 - 5:35במיוחד בין 8 ו-13 מיקרון,
-
5:35 - 5:39יש באטמוספירה שלנו
מה שידוע כחלון מעבר. -
5:39 - 5:45חלון זה מאפשר לחלק מהחום
שנפלט בצורת אור אינפרא-אדום -
5:45 - 5:48להימלט ולשאת איתו את חום הבריכה.
-
5:49 - 5:53והוא יכול להימלט למקום
שהוא הרבה, הרבה יותר קר. -
5:54 - 5:56הקור של האטמוספירה העליונה
-
5:56 - 5:57וכל הדרך החוצה לחלל החיצון,
-
5:57 - 6:01שיכול להיות קר עד מינוס 270 מעלות צלזיוס.
-
6:05 - 6:09לכן אותה בריכת המים מסוגלת
לשלוח יותר חום לשמיים -
6:09 - 6:10ממה שהשמיים שולחים אליה בחזרה.
-
6:10 - 6:12ובגלל זה,
-
6:12 - 6:15הבריכה תתקרר אל מתחת
לטמפרטורת הסביבה שלה. -
6:16 - 6:20זהו אפקט הידוע כקירור שמי-לילה
-
6:20 - 6:21או קירור-קרינה.
-
6:21 - 6:25והוא תמיד נתפס אצל
מדעני אקלים וחזאים -
6:25 - 6:27כתופעה טבעית מאוד חשובה.
-
6:29 - 6:30כאשר נתקלתי בכל זה,
-
6:30 - 6:33היה זה לקראת סיום
הדוקטורט שלי בסטנפורד. -
6:33 - 6:37ונדהמתי מהפשטות
לכאורה של שיטת הקירור, -
6:38 - 6:39אבל גם הייתי נבוך.
-
6:39 - 6:41מדוע אנו לא משתמשים בזה?
-
6:43 - 6:46מדענים ומהנדסים התעמקו ברעיון זה
-
6:46 - 6:47בעשורים האחרונים.
-
6:47 - 6:50אבל התברר שיש לפחות
בעיה אחת גדולה. -
6:51 - 6:54קוראים לזה קירור שמי-לילה
בגלל סיבה טובה. -
6:54 - 6:55מדוע?
-
6:55 - 6:58בגלל הדבר הקטן הזה שנקרא השמש.
-
6:58 - 7:01המשטח שדרכו מתבצע הקירור,
-
7:01 - 7:03חייב להיות מופנה לשמיים.
-
7:03 - 7:04ובמהלך אמצע היום,
-
7:04 - 7:08כאשר יש לנו הצורך
הכי גדול למשהו קר, -
7:08 - 7:11לרוע המזל, המשטח פונה אל שמש.
-
7:11 - 7:12והשמש מחממת את רוב החומרים
-
7:12 - 7:15מספיק חזק כדי לבטל
לגמרי את אפקט הקירור. -
7:16 - 7:18עמיתיי ואני בילינו זמן רב
-
7:18 - 7:21במחשיבה כיצד ניתן לבנות חומרים
-
7:21 - 7:22במימדי אורך מאוד קטנים
-
7:22 - 7:25כך שיוכלו לבצע דברים
חדשים ושימושיים עם האור -- -
7:25 - 7:28מימדי אורך קטנים
מאורכי-הגל של האור עצמו. -
7:28 - 7:30תוך שימוש בתובנות מהתחום
-
7:30 - 7:33הידוע בתור ננו-פוטוניקה
או מחקר במטא-חומרים, -
7:33 - 7:37גילינו שעשויה להיות דרך
שתאפשר להשיג זאת במהלך היום -
7:37 - 7:38בפעם הראשונה.
-
7:38 - 7:41כדי לבצע זאת, תכננתי
חומר אופטי רב-שכבתי -
7:41 - 7:43המוצג כאן בתמונת מיקרוסקופ.
-
7:43 - 7:46הוא דק יותר פי-40 משיער אדם.
-
7:46 - 7:49והוא מסוגל לבצע שני דברים בו-זמנית.
-
7:49 - 7:51תחילה, הוא שולח חום החוצה
-
7:51 - 7:55בדיוק היכן שהאטמוספירה
מאפשרת לחום לצאת הכי ביעילות. -
7:55 - 7:57כיווננו אותו אל החלון לחלל.
-
7:58 - 8:01הדבר השני שהוא עושה זה
להימנע מלהתחמם בשמש. -
8:01 - 8:03הוא מהווה מראה מצויינת לאור-שמש.
-
8:04 - 8:07בפעם הראשונה שניסיתי
את זה היה על גג בסטנפורד -
8:07 - 8:09שאני מראה לכם כאן.
-
8:09 - 8:12השארתי את ההתקן בחוץ לזמן מה,
-
8:12 - 8:15וכאשר ניגשתי אליו לאחר כמה דקות,
-
8:15 - 8:18בתוך שניות ידעתי שזה עובד.
-
8:18 - 8:19כיצד?
-
8:19 - 8:20נגעתי בו והרגשתי שהוא קר.
-
8:21 - 8:26(מחיאות כפיים)
-
8:27 - 8:31רק כדי להדגיש עד כמה זה
מוזר ומנוגד לאינטואיציה: -
8:31 - 8:33חומר זה ודומיו
-
8:33 - 8:36יתקררו יותר כאשר נוציא אותם מהמחסה,
-
8:36 - 8:38אפילו אם השמש זורחת עליהם.
-
8:38 - 8:41אני מציג לכם כאן נתונים
מהניסוי הראשון שלנו, -
8:41 - 8:43שבו החומר נשאר בטמפרטורה של
5 מעלות צלזיוס -
8:43 - 8:47יותר קר מטמפרטורת האויר,
-
8:47 - 8:50למרות שהשמש זרחה עליו ישירות.
-
8:51 - 8:54שיטת הייצור בה השתמשנו
כדי לייצר חומר זה -
8:54 - 8:57כבר קיימת בתפוצה נרחבת.
-
8:57 - 8:58וזה ממש ריגש אותי,
-
8:58 - 9:01כי לא רק שאנו עושים משהו מיוחד,
-
9:01 - 9:06אלא ייתכן ותהיה לנו ההזדמנות לעשות
משהו מעשי ולהפוך את זה למועיל. -
9:07 - 9:09וזה מוליך אותי לשאלה הגדולה הבאה.
-
9:09 - 9:12כיצד בעצם חוסכים אנרגיה ברעיון הזה?
-
9:12 - 9:15אנו מאמינים שהדרך הקצרה ביותר
לחסוך אנרגיה עם הטכנולוגיה הזו -
9:15 - 9:17היא בתור מגביר-יעילות
-
9:17 - 9:20של מערכות המיזוג והקירור שכבר קיימות.
-
9:21 - 9:23כדי לעשות זאת, בנינו לוחות קירור לנוזל,
-
9:23 - 9:24כמו אלו שרואים כאן.
-
9:24 - 9:27ללוחות הללו יש צורה דומה
למחממי מים סולריים, -
9:27 - 9:30אלא שהם עושים את ההיפך -
הם מקררים את המים, באופן פסיבי, -
9:30 - 9:32תוך שימוש בחומר המיוחד שלנו.
-
9:33 - 9:35הלוחות הללו יכולים להשתלב עם רכיב
-
9:35 - 9:38שנמצא כמעט בכל
מערכת קירור, הנקרא מעבה, -
9:38 - 9:41כדי לשפר את יעילות המערכת.
-
9:41 - 9:43הסטארט-אפ שלנו, SkyCool Systems,
-
9:43 - 9:47השלים לאחרונה ניסוי-שטח בדייויס,
קליפורניה, והוא מוצג כאן. -
9:48 - 9:49בהדגמה הזו,
-
9:49 - 9:52הראנו שאנו יכולים לשפר את היעילות
-
9:52 - 9:55של אותה מערכת קירור
בשטח עד כדי 12 אחוז. -
9:55 - 9:57בשנה-שנתיים הקרובות,
-
9:57 - 10:01אני מצפה בהתרגשות לראות
את זה עובר לניסויים מסחריים -
10:01 - 10:04בתחומי מיזוג האוויר והקירור כאחד.
-
10:04 - 10:08בעתיד, ייתכן ונוכל לשלב לוחות כאלה
-
10:08 - 10:11עם מערכות יותר יעילות לקירור בניינים
-
10:11 - 10:14כדי לצמצם את צריכת
האנרגיה שלהן בשני-שלישים. -
10:14 - 10:18ולבסוף, אולי נוכל לבנות מערכת קירור
-
10:18 - 10:20שאינה נזקקת כלל לאספקת חשמל.
-
10:21 - 10:22כצעד ראשון בכיוון הזה,
-
10:23 - 10:24עמיתיי בסטנפורד ואני
-
10:24 - 10:26הראינו שניתן לשמור על חומר
-
10:26 - 10:31משהו בטמפרטורה של יותר מ-42 מעלות צלזויס
מתחת לטמפרטורת האויר -
10:31 - 10:32עם תכנון הנדסי משופר.
-
10:33 - 10:34תודה.
-
10:34 - 10:38(מחיאות כפיים)
-
10:39 - 10:40רק תדמיינו -
-
10:40 - 10:44משהו שהוא מתחת
לנקודת הקיפאון ביום קיץ חם. -
10:46 - 10:50בעוד שאני נלהב ממה
שניתן לשפר בטכנולוגיות הקירור, -
10:50 - 10:54ואני סבור שאכן יש הרבה שניתן לעשות,
-
10:54 - 10:57בתור מדען אני נמשך גם
לאפשרות מעמיקה יותר -
10:57 - 10:59שאני מאמין שעבודה זו מצביעה עליה.
-
11:00 - 11:03אנו יכולים לנצל את
האפילה הקרה של החלל -
11:03 - 11:05לשיפור היעילות
-
11:05 - 11:08של כל תהליך בעולם הקשור באנרגיה.
-
11:09 - 11:13אחד התהליכים הללו
הם התאים הסולריים. -
11:13 - 11:14הם מתחממים בשמש
-
11:14 - 11:17ויעילותם יורדת ככל שהם מתחממים.
-
11:17 - 11:21ב-2015, הראינו שעם
מיקרו-מבנים מלאכותיים -
11:21 - 11:23בראש תא סולרי,
-
11:23 - 11:26ניתן לנצל יותר טוב
את אפקט הקירור הזה -
11:26 - 11:29כדי לשמור תא סולרי
בטמפרטורה נמוכה יותר. -
11:30 - 11:32זה מאפשר לתא לפעול יותר ביעילות.
-
11:33 - 11:36אנו מתעמקים יותר באפשרויות כאלה.
-
11:36 - 11:39אנו מתעניינים אם ניתן
לנצל את קור החלל -
11:39 - 11:41שיסייע לנו בשימור מים,
-
11:41 - 11:44או אולי לנצלו לאזורים מבודדים.
-
11:44 - 11:48אולי אפילו נוכל לייצר
חשמל ישירות מהקור הזה. -
11:49 - 11:51יש הפרש טמפרטורות גדול בין כאן
-
11:51 - 11:53לבין החלל הקר.
-
11:53 - 11:55ההפרש, לפחות עקרונית,
-
11:55 - 11:58יכול לשמש להנעת משהו הקרוי מנוע חום
-
11:58 - 11:59כדי לייצר חשמל.
-
12:00 - 12:04האם נוכל אז לבנות
התקן לייצור חשמל בלילה -
12:04 - 12:06שמייצר חשמל בכמויות משמעותיות
-
12:06 - 12:08כאשר תאים סולריים אינם פועלים?
-
12:08 - 12:10האם נוכל לייצר אור מחושך?
-
12:12 - 12:16תנאי מרכזי ליכולת זו
היא להיות מסוגלים לשלוט -
12:16 - 12:19בקרינה התרמית שאופפת אותנו.
-
12:19 - 12:22אנו טבולים קבוע באור אינפרא-אדום;
-
12:23 - 12:25אם נוכל להכפיף אותו לרצוננו,
-
12:25 - 12:28נוכל לשנות באופן יסודי
את זרמי החום והאנרגיה -
12:28 - 12:31שמפעפעים סביבנו בכל יום.
-
12:31 - 12:35יכולת זו, עם האפילה הקרה של החלל,
-
12:35 - 12:38מכוונת אותנו אל עתיד
בו אנחנו, כציוויליזציה, -
12:38 - 12:43נוכל אולי לשלוט באופן יותר מושכל
בפרופיל האנרגיה התרמית שלנו -
12:43 - 12:45במימדים הכי גדולים.
-
12:46 - 12:48בעודנו מתמודדים עם שינויי אקלים,
-
12:48 - 12:51אני מאמין שהימצאות
יכולת זו בארגז הכלים שלנו -
12:51 - 12:53תוכח כחיונית.
-
12:53 - 12:57אז, בפעם הבאה שאתם מטיילים בחוץ,
-
12:57 - 13:03אכן ראוי להשתאות על כמה שהשמש
חיונית לחיים עצמם על כדור-הארץ, -
13:03 - 13:08אבל לא לשכוח שגם לשאר השמיים
יש מה להציע לנו. -
13:09 - 13:10תודה.
-
13:10 - 13:14(מחיאות כפיים)
- Title:
- כיצד נוכל להפוך את קור החלל החיצון למשאב מתחדש
- Speaker:
- אסוואת ראמן
- Description:
-
more » « less
מה אם היינו יכולים לנצל את האפילה הקרה של החלל החיצון כדי לקרר בניינים על פני-האדמה? בהרצאה מהממת זו, הפיזיקאי אסוואת ראמן מציג את הטכנולוגיה שהוא מפתח כדי לרתום "קירור שמי-לילה" -- תופעת טבע בה אור אינפרא-אדום בורח מכדור-הארץ אל החלל, ונושא עימו חום -- דבר שעשוי לצמצם באופן דרמטי את צריכת האנרגיה של מערכות הקירור שלנו. לימדו יותר אודות כיצד גישה זו עשויה להוליך אותנו לעבר עתיד בו אנו מתחברים באופן מושכל לאנרגיית היקום.
- Video Language:
- English
- Team:
closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:30
|
Ido Dekkers approved Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | |
|
maor madmon accepted Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | |
|
|
maor madmon edited Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | |
|
|
maor madmon edited Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | |
|
Yubal Masalker edited Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | |
|
|
Yubal Masalker edited Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | |
|
|
Yubal Masalker edited Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource | |
|
|
Yubal Masalker edited Hebrew subtitles for How we can turn the cold of outer space into a renewable resource |