YouTube

Got a YouTube account?

New: enable viewer-created translations and captions on your YouTube channel!

Hungarian subtitles

← Hogyan alakíthatjuk a világűr hidegét megújuló energiává?

Get Embed Code
22 Languages

Showing Revision 13 created 07/15/2018 by Reka Lorinczy.

  1. Siheder koromban nyaranta

  2. Kanadából haza-hazalátogattam
  3. az indiai Mumbaiban élő nagyszüleimhez.
  4. A kanadai nyarak elég kellemesen enyhék,
  5. a hőmérséklet kb. 22 °C
  6. nyáron napközben; nem túl meleg.
  7. Viszont Mumbai forró és nedves hely,
  8. jócskán 30 °C feletti hőmérsékletű.
  9. Odaérve mindig megkérdeztem:
  10. "Hogy képes bárki élni, dolgozni
    vagy aludni ilyen időben?"
  11. Ráadásul nagyszüleimnek
    nem volt légkondicionálójuk.
  12. Noha mindent bevetettem,
  13. képtelen voltam meggyőzni őket,
    hogy szerezzenek be egyet.
  14. De a dolgok gyorsan változnak.
  15. A világon fölhasznált villamos áram
    17 százalékát jelenleg

  16. hűtőrendszerekre fordítjuk.
  17. Ez mindent felölel: a légkonditól kezdve,
  18. amelyre oly iszonyúan vágytam
    nyári szünidőim idején,
  19. a szupermarketekben élelmünket
  20. biztosan hidegen tartó hűtőrendszerekig,
  21. az adatközpontokat működőképesen
    tartó ipari léptékű rendszerekig.
  22. E rendszerek összességükben
  23. a világon az üvegházhatású gázok
    kibocsátásának 8%-át adják.
  24. Azért forgolódom éjszakánként álmatlanul,

  25. mert a hűtésre fordított energia
    2050-re a hatszorosára nőhet,
  26. amelyet elsősorban az ázsiai és afrikai
    országok fokozott fölhasználása okoz.
  27. Saját szememmel láttam.
  28. Nagyszüleimnél és környékükön
  29. majdnem minden lakásban van légkondi.
  30. Ez határozottan jó dolog
  31. a meleg klímában élők
    egészsége, jó közérzete
  32. és termelékenysége szempontjából.
  33. De a klímaváltozás szempontjából
    a legriasztóbb következmény,
  34. hogy minél jobban melegszik bolygónk,
  35. annál inkább szükségünk lesz
    hűtőrendszerekre,
  36. amelyek maguk is rengeteg
    üvegházhatású gázt bocsátanak ki.
  37. Ez esetleg visszacsatolási hurkot okoz,
  38. ahol pusztán a hűtőrendszerek válhatnak
  39. az üvegházhatású gázok
    legnagyobb forrásává
  40. e század folyamán.
  41. A legrosszabb esetben évente esetleg
  42. több mint 10 billió kWh
    villamos energiára lesz szükség,
  43. csak hűtésre 2100-ig.
  44. Ez mai villamosenergia-
    fölhasználásunk fele.
  45. Csakis hűtésre.
  46. De ez elképesztő lehetőségre is rámutat.
  47. A hűtőrendszerek hatékonyságának
    10-20%-os javítása
  48. ma és századunkban óriási hatással lehet
  49. az üvegházhatású gázok kibocsátására.
  50. Ez pedig megelőzheti a legrosszabb
    visszacsatolási hurok kialakulását.
  51. Tudósként sokat töprengek
    a fényről és a hőről.

  52. Nevezetesen: új anyagok
    miként teszik lehetővé
  53. e természeti elemek
    áramlásának megváltoztatását
  54. eddig elképzelhetetlennek tartott módon.
  55. Noha mindig is értettem
  56. a szünidőim alatti hűtés jelentőségét,
  57. valójában egy hat évvel ezelőtti
    intellektuális rejtély ösztökélt,
  58. hogy e problémán dolgozzam.
  59. Hogy sikerült az ősi népeknek jeget
    csinálniuk sivatagi körülmények között?
  60. A kép jégvermet, azaz jakcsált ábrázol,
  61. amely Irán délnyugati részén található.
  62. Iránban ilyenek romjai tucatjával vannak,
  63. akárcsak hasonló építményekéi
    a Közel-Kelet többi részén,
  64. egészen Kínáig terjedően.
  65. A több száz évvel ezelőtt
    a jégvermekkel foglalkozók

  66. vizet öntöttek a balra látható medencébe
  67. napnyugta után a kora esti órákban.
  68. Majd valami elképesztő történt.
  69. Bár a levegő hőmérséklete
    meghaladta a fagypontot,
  70. mondjuk, az 5 °C-ot,
  71. a víz mindig megfagyott.
  72. A képződött jeget hajnalban begyűjtötték,
  73. és a jobbra látható építményben tárolták
  74. egész nyáron.
  75. Talán láttak már hasonlót,
  76. ha megfigyeltek derült éjszaka
    talajon képződő zúzmarát,
  77. még ha a hőmérséklet
    jóval fagypont fölötti volt is.
  78. Pillanat.
  79. Hogy fagyott meg a víz
    fagypont fölötti hőmérsékleten?
  80. Játszhatott szerepet a párolgás,
  81. de az kevés a víz jéggé alakulásához.
  82. Valami más hűthette le.
  83. Gondoljunk az ablakpárkányon
    hűlő süteményre.

  84. Hogy lehűljön, a hőnek
    hűvösebb helyre kell távoznia.
  85. Nevezetesen: a környező levegőbe.
  86. Bármi hihetetlennek hangozzék is,
  87. a medence vizének hője
    a hideg világűrbe távozik.
  88. Hogy lehetséges ez?

  89. A vízmedence –
    akár a többi természetes anyag –
  90. hőjét fény alakjában sugározza ki.
  91. Ez a hősugárzás fogalma.
  92. Mindannyian most is infravörös fény
    alakjában sugározzuk ki hőnket
  93. egymás felé és a környezetünkbe.
  94. Hőkamerákkal ez láthatóvá is tehető,
  95. és a keletkezett képek ilyesfélék,
    amiket itt mutatok.
  96. Tehát a vízmedence
  97. a légkörbe sugározza a hőjét.
  98. A légkör és a benne lévő molekulák
  99. a hő egy részét elnyelik
    és visszasugározzák.
  100. Az oka a klímaváltozást
    eredményező üvegházhatás.
  101. De egy lényeges dolgot meg kell értenünk.

  102. Nem az összes hőt nyeli el légkörünk.
  103. Ha így lenne, jóval
    melegebb bolygón élnénk.
  104. Bizonyos hullámhosszon,
  105. konkrétan a 8–13 mikronos sávban van
  106. légkörünk ún. átviteli ablaka.
  107. Az ablakon keresztül hatékonyan szökik el
  108. az infravörös fény alakjában
    terjedő hő a medencéből.
  109. Sokkal-sokkal hidegebb helyre szökhet el.
  110. A hideg felső légkörbe
  111. és a messzi világűrbe,
  112. amelynek hőmérséklete
  113. elérheti a –270 °C-ot.
  114. A vízmedence több hőt
    sugároz az atmoszférába,
  115. mint viszont.
  116. Emiatt hűl le a medence
  117. a környezőnél alacsonyabb hőmérsékletre.
  118. Ez az éjszakai lehűlés,
  119. avagy a sugárzó lehűlés hatása.
  120. Klímakutatók és meteorológusok
  121. ezt mindig igen fontos
    természeti jelenségnek tartották.
  122. Akkor találkoztam a jelenséggel,

  123. amikor a Stanfordon
    a doktorim vége felé jártam.
  124. Elképedtem, mennyire nyilvánvalóan
    egyszerű hűtési módszer,
  125. de mégis tanácstalan voltam.
  126. Miért nem alkalmazzuk?
  127. Kutatók és mérnökök megvizsgálták az elvet
  128. az elmúlt évtizedekben.
  129. De legalább egy nagy hátulütő kiderült.
  130. Nem véletlenül éjszakai lehűlés a neve.
  131. Miért?
  132. Egy picinyke dolog, a Nap miatt.
  133. A hűtőfelületnek
  134. az ég felé fordíthatónak kell lennie.
  135. Délben pedig,
  136. amikor a legjobban vágyunk valami hidegre,
  137. sajnos, a Napba kell néznünk.
  138. A Nap az anyagok zömét eléggé fölmelegíti,
  139. hogy teljesen ellensúlyozza a hűtőhatást.
  140. Munkatársaimmal sok időt töltöttem azzal,

  141. hogy rájöjjünk, miként alakítsuk úgy
  142. nagyon kis hullámhosszon
    az anyagszerkezetet,
  143. hogy új és hasznos dolgot
    műveljen a fénnyel –
  144. a hullámhossztartomány szűkebb,
    mint magáé a fényé.
  145. A nanooptikai vagy metaanyagok kutatása
  146. néven ismert terület ismeretében
  147. mi jöttünk rá először,
    hogy létezik módszer,
  148. amellyel ez napközben megvalósítható.
  149. Ehhez több rétegű
    optikai anyagot terveztünk,

  150. amely mikroszkopikus képe itt látható.
  151. Az emberi hajszálnál
    több mint 40-szer vékonyabb.
  152. Egy időben két dologra képes.
  153. Először: a hőt pont ott engedi át,
  154. ahol a légkör a hőt a legjobban engedi át.
  155. A világűrbe vezető ablakot vettük célba.
  156. A másik: nem melegszik föl a napfénytől.
  157. Nagyon jól visszatükrözi a napfényt.
  158. Stanfordi háztetőn teszteltem először.
  159. Itt mutatom.
  160. Egy kis időre kinn hagytam a készüléket,
  161. pár perc múlva visszamentem,
  162. és rögtön láttam, hogy működik.
  163. Hogyan?
  164. Megérintettem és hidegnek éreztem.
  165. (Taps)

  166. Csak érzékeltetésül, mennyire fura
    és a józan észnek ellentmondó ez:

  167. ez az anyag és a hozzá hasonlók
  168. lehűlnek, ha a napra tesszük,
  169. hiába süti őket hét ágra a nap.
  170. Itt láthatók első kísérleti adataink.
  171. Kísérletünkben az anyagot
  172. 5 °C-kal a levegő hőmérséklete
    alatt tartottuk,
  173. noha a nap közvetlenül sütötte.
  174. Az anyag gyártástechnológiája
  175. már ma is tömeggyártásinak tekinthető.
  176. Tényleg izgatott lettem,
  177. mert nemcsak hogy valami
    klasszat hoztunk létre,
  178. hanem valami valódit és hasznosat is.
  179. Ez elvezet a következő kérdésig.
  180. Hogyan takarítható meg
    energia ezzel az ötlettel?

  181. E technológiával az energiamegtakarítás
    legközvetlenebb módja,
  182. ha a mai légkondicionáló és hűtőrendszerek
  183. hatásfokát följavítjuk.
  184. Ehhez folyadék-hűtőlapot készítettünk,
  185. mint ami itt látható.
  186. Alakja hasonlít a napkollektoréra,
  187. azzal az eltéréssel, hogy feladata
    ellentétes: passzívan hűti a vizet
  188. különleges anyagunk révén.
  189. A lapok a majd minden
    hűtőrendszerben meglévő alkatrésszel,
  190. a kondenzátorral is egybeépíthetők,
  191. amely még növeli a rendszer hatásfokát.
  192. Startup cégünk, a SkyCool Systems,
  193. nemrég fejezte be a kaliforniai
    Davisben folytatott terepkísérletét.
  194. Az itt látható bemutatón szemléltettük,
  195. hogy a hűtőrendszer hatásfokát
  196. terepen 12%-kal tudtuk növelni.
  197. A következő 1-2 évben nagyon várom,

  198. hogy az első kereskedelmi léptékű projekt
  199. mind a légkondicionálók,
    mind a mélyhűtők terén elindul.
  200. A jövőben talán összeépíthetjük
    ezeket a lapokat
  201. jobb hatásfokú épülethűtő rendszerekkel,
  202. és ezzel energiafelhasználásukat
    2/3-ával csökkenthetjük.
  203. Végül, tudnánk hűtőrendszert is építeni,
  204. amely nem igényelne villamos energiát.
  205. Ennek első lépéseként
  206. stanfordi munkatársaimmal
    együtt bemutattuk,
  207. hogy a levegő hőmérsékleténél
  208. több mint 42 °C-kal alacsonyabb
    hőmérsékletet is fenntarthatunk
  209. jobb műszaki megoldással.
  210. Köszönöm szépen.

  211. (Taps)

  212. Képzeljenek csak el

  213. valami fagypont alattit
    a nyári rekkenő hőségben.
  214. Miközben lelkesít,
    amit a hűtés érdekében tehetünk,
  215. de persze még rengeteg a dolgunk,
  216. kutatóként az a tágabb lehetőség is vonz,
  217. amely jelen munkámban tükröződik.
  218. Felhasználhatjuk a világűr hideg sötétjét
  219. az energiával összefüggő valamennyi
    folyamat hatékonysága növelésére
  220. itt a Földön.
  221. Egy folyamatot emelek ki, a napelemeket.
  222. Napfény hatására melegszenek fel,
  223. és minél melegebbek,
    annál kisebb a hatásfokuk.
  224. 2015-ben kimutattuk,
    hogy a napelem felületén lévő
  225. bizonyos mikroszerkezettel
  226. jobban kihasználhatjuk ezt a hűtőhatást,
  227. hogy a napelemet passzívan
    alacsony hőmérsékleten tartsuk.
  228. Emiatt a napelem jobb hatásfokkal működik.
  229. Tovább kísérletezünk
    az efféle megoldásokkal.
  230. Az a kérdés, hogyan használhatjuk
    a világűr hidegét
  231. a vízkészlet megőrzésére.
  232. Vagy a hálózatfüggetlen
    energiatermelésben.
  233. Talán közvetlenül energiát is
    termelhetünk ezzel a hideggel.
  234. Nagy a különbség
  235. a Föld és a világűr hőmérséklete között.
  236. A különbség – legalábbis fogalmilag –
  237. ún. hőerőgép hajtására is használható:
  238. villamosenergia-termelésre.
  239. Aztán készíthetünk-e éjszakai
    energiatermelő berendezést,
  240. mellyel hasznos mennyiségű
    villamos energia állítható elő,
  241. amikor a napelemek nem működnek?
  242. Termelhetünk-e fényt a sötétségből?
  243. Ebben döntő,

  244. hogy felhasználjuk-e
    a köröttünk lévő hősugárzást.
  245. Állandóan infravörös fényben fürdünk;
  246. és ha uralmunk alá hajtjuk,
  247. alapvetően módosíthatjuk
    a hő- és energiaáramlást,
  248. amelyek nap mint nap áthatolnak rajtunk.
  249. Ez a képesség, amely párosul
    a világűr hideg sötétjével,
  250. irányt mutat a jövőt illetően,
    ahol mi civilizációként
  251. képesek lehetünk intelligensebben
    menedzselni hőenergiai lábnyomunkat
  252. a legszélesebb léptékben.
  253. Az éghajlat-változással szembesülve

  254. hiszem, hogy e képesség
    eszközként alkalmazva
  255. létfontosságúnak bizonyul.
  256. Legközelebbi sétájukon
  257. álmélkodjanak el, mennyire létfontosságú
    a Nap a földi élethez,
  258. de ne feledjék el, hogy az ég többi
    része is tartogat nekünk valamit.
  259. Köszönöm.

  260. (Taps)