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Fünf faszinierende Erfindungen, um Ihr Zuhause nachhaltiger zu machen

Und es kommt noch mehr.

EcoCapsule und Photovoltaikmodule. 1, 2

Erneuerbare Energien werden von Tag zu Tag beliebter. In den Vereinigten Staaten ist die Nutzung erneuerbarer Energien in den letzten 20 Jahren um 90 Prozent gewachsen mit r Erneuerbare Energien machen im Jahr 2020 fast 20 Prozent der US-Stromerzeugung im Versorgungsmaßstab aus. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur könnte saubere Energie etwa 95 Prozent des Anstiegs der globalen Stromkapazität bis 2026.

Der Grund, warum erneuerbare Energien diesen bemerkenswerten Wachstumsschub verzeichnen, sind die vielen ökologischen und wirtschaftlichen Vorteile, die sie haben. Sie wird oft als „saubere“ Energie bezeichnet, weil sie im Allgemeinen viel weniger Treibhausgasemissionen und viel weniger Luftverschmutzung verursacht.

Wirtschaftlich gesehen sind viele Formen erneuerbarer Energien inzwischen kostengünstiger als fossile Brennstoffe. Laut Internationale Agentur für Erneuerbare Energien IRENA Bis 2021 waren die meisten erneuerbaren Energiequellen billiger als die billigeren Optionen für fossile Brennstoffe.

Aktuell haben Hausbesitzer, die ihre eigene erneuerbare Energie erzeugen möchten, mehrere Möglichkeiten. Je nach Standort, Art der Immobilie und lokalen Vorschriften können die Optionen kleine Windenergieanlagen, Haushaltswasserkraftanlagen, Luft-Wasser-Wärmepumpen ASHP,oder Sonnenkollektoren auf dem Dach. Aber es gibt auch andere weniger bekannte saubere Energiesysteme, die Sie vielleicht in Betracht ziehen sollten.

Hier sind einige davon.

1. Solarfarbe

Quelle: Konew Timur/iStock

Solarfarbe wird entwickelt, das es Ihnen ermöglichen würde, Solarenergie direkt von Ihren Außenwänden oder Ihrem Dach zu erzeugen. Es würde technisch auf jeder großen Oberfläche funktionieren, die dem Sonnenlicht ausgesetzt ist, und es könnte auch verwendet werden, um die Effizienz von Sonnenkollektoren zu erhöhen.

Derzeit werden verschiedene Arten von Solarfarben entwickelt, darunter:

  • Kolloidale Quantenpunkt-Solarzellen: Diese von Forschern der University of Toronto entwickelte Photovoltaikfarbe besteht aus lichtabsorbierenden Nanopartikeln, die auf einer speziellen Folie verteilt sind. Diese Nanopartikel – Quantenpunkte genannt – können dank ihrer halbleitenden Eigenschaften elektrischen Strom erzeugen. Forscher arbeiten noch daranErhöhung der Effizienz und Lebensdauer.
  • Perowskit-Solarfarbe: Perowskit ist ein lichtabsorbierendes und halbleitendes Material, der auch Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln kann. 2014 entwickelten Forscher der University of Sheffield eine Möglichkeit, flüssige Perowskit-Zellen auf Oberflächen zu sprühen, um Solarzellen zum Aufsprühen herzustellen. In Zukunft könnte dies dann integriert werdenin Gebäudeoberflächen, Fensterglas, Dächer und andere Oberflächen. Forschung am MIT im Jahr 2019 kam zu dem Schluss, dass das Einbringen einer Schicht aus transparentem Beschichtungsmaterial auf der Solarfarbe die elektrische Leitfähigkeit dieser Art von Solarfarbe bis zu 10-mal höher verbessern könnte als bei Solarfarbe allein.
  • Wasserstoff sammelnde Solarfarbe: Diese Solarfarbe wurde zuerst vom Royal Melbourne Institute of Technology entwickelt und würde eine Verbindung namens verwenden synthetisches Molybdän-Sulfid, das Wasser aus der Luft absorbiert und auch als Halbleiter fungiert, indem es Energie aus Sonnenlicht nutzt, um Wasseratome in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Der Wasserstoff würde dann als Quelle erneuerbarer Energie verwendet. Mischen dieser Verbindung mitTitanoxid-Partikel könnten Bestandteil einer sonnenabsorbierenden, wasserstofferzeugenden Farbe sein.

Noch keine dieser Solarfarben wird kommerziell hergestellt und sie sind immer noch nicht so effizient wie Solarmodule auf Siliziumbasis, aber sie werden voraussichtlich weiterentwickelt und könnten in naher Zukunft kommerziell erhältlich sein.

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In der Zwischenzeit kann das Streichen Ihres Daches mit bereits verfügbarer Sonnenschutzfarbe die Wärmeentwicklung in den darunter liegenden Räumen und Bereichen reduzieren, den Bedarf an Klimaanlagen verringern und den Energieverbrauch senken. Diese Art von Farbe ist bereits weit verbreitetauf gewerbliche Gebäude. Im Jahr 2020 entwickelten die Forscher a superweiße Farbe das war so reflektierend, dass es eine Oberfläche unter die Umgebungslufttemperatur kühlen kann.

2. Solarthermischer Brennstoff und hausgemachte Wasserbatterie

Die Solarstromerzeugung hat einen großen einschränkenden Faktor: Sonnenkollektoren sind hauptsächlich dann effektiv, wenn es sonnig ist. Bewölkte Tage reduzieren die Effizienz von Sonnenkollektoren erheblich – Sonnenkollektoren arbeiten normalerweise mit 10-25 % ihrer Effizienz, wenn die Sonne von Wolken verdeckt wird.

Die Lösung hierfür ist die Speicherung. Solarenergie wird normalerweise in Batterien gespeichert, die ein solarbetriebenes Haus nachts am Laufen halten können oder wenn das Wetter zu einer geringeren Erzeugung führt. Dies ist jedoch keine groß angelegte Lösung.Deshalb suchen Wissenschaftler nach anderen Alternativen.

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Im Jahr 2018, schwedische Wissenschaftler haben eine Flüssigkeit entwickelt das verspricht, Solarstrom bis zu 18 Jahre zu speichern. Sie haben einen flüssigen „Solarthermiebrennstoff“ entwickelt, der wie eine wiederaufladbare Batterie funktioniert, nur dass er Solarstrom anstelle von elektrischem Strom verwendet.

Die Flüssigkeit wird durch transparente Rohre gepumpt.Bei Kontakt mit Sonnenlicht verwandelt sich der Kraftstoff in ein energiereiches Isomer und fängt Energie in den chemischen Bindungen des Isomers ein. Diese Energie bleibt eingeschlossen, selbst wenn das Molekül abkühlt. Wenn die Flüssigkeit dann durch einen Katalysator fließt, kehrt das Molekül zuseine ursprüngliche Form, wobei die gespeicherte Energie in Form von Wärme freigesetzt wird.

Eine für Hausbesitzer nützlichere Speicherlösung wurde von einem Ingenieur vorgestellt, der einen YouTube-Kanal namens Quint BUILDs betreibt.Dieser amerikanische Heimwerker nutzte Solarenergie, um Wasser zu einem Tank auf seinem Dach zu pumpen. Er nutzte dann die Energie dieses Wassers, um elektrischen Strom zu erzeugen, wie Sie im folgenden Video sehen können.

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3. Wasserrohrturbinen zur Energierückgewinnung

Energierückgewinnung Wasserkraft ist eine Technik, mit der Sie die Energie des Wassers nutzen können, das durch die Rohre Ihres Hauses fließt. Es besteht aus der Verwendung von Mikroturbinen, um den Wasserdruck mit Hilfe eines kleinen Generators in elektrischen Strom umzuwandeln.

Die Technik wird bereits in einigen städtischen Wassersystemen eingesetzt, um einen Teil der freigesetzten Energie durch den Einsatz von Druckreduzierventilen zurückzugewinnen. Bei der Wasserversorgung ist ein präzises Druckmanagement wichtig, da zu hoher Druck in Rohrleitungen zu Wasserverlust führen kann.Wasserversorger verwenden Druckreduzierventile, um den Durchfluss und den Wasserdruck in großen, unterirdischen Leitungen zu regulieren und sicherzustellen, dass das Wasser mit dem richtigen Druck geliefert wird.

Zwei separate Unternehmen in Oregon haben Systeme entwickelt und getestet, die neue Druckrückgewinnungsventile verwenden, die eine intelligente Druckregelung mit Mikro-Hydro-Technologien kombinieren, um Strom aus dem Wasserfluss durch kommunale Rohre zu erzeugen.

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Schließlich könnten Energierückgewinnungs-Wasserkraftsysteme wie dieses Mikro-Wasserkraftsysteme für Haushalte revolutionieren, indem Hausbesitzer das durch ihre Rohre fließende Wasser zur Erzeugung erneuerbarer Energie nutzen können.

4. Biokraftstoff aus Lebensmittelabfällen

Eine Studie von Penn State aus dem Jahr 2020 hat gezeigt, dass US-Haushalte verschwenden schätzungsweise 30 % der Lebensmittel, die sie kaufen. Das ist eine Menge verschwendetes Geld – und verschwendete Energie. Eine Möglichkeit, einen Teil dieser Verluste auszugleichen, ist Lebensmittelabfälle in Energie umwandeln.

Während eine Reihe von Forschern daran arbeiten, Lebensmittelabfälle in kommerzielle Biokraftstoffe umzuwandeln, a Laut einem Wissenschaftsenthusiasten aus Indien namens Jayanth Sakunaveeti können Sie ein hausgemachtes Biokraftstoffsystem herstellen für nur 2 $. Dieser Mann baute aus einer Wasserkanne und PVC-Rohren einen luftdichten Behälter, in dem er Essensreste verfaulen lassen konnte.

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Quelle: Foester/Wikimedia Commons

Lebensmittelabfälle enthalten Lipide, Phosphate, Kohlenhydrate usw. und setzen bei ihrer Zersetzung natürliche Gase wie Methan und Kohlendioxid frei. All dies kann in Bioethanol, Biodiesel und Bioöl umgewandelt werden.

Biokraftstoffproduktion aus Lebensmittelabfällen ist nichts Neues, aber Jayanth Sakunaveeti schaffte es, zu Hause Biogas zu produzieren, indem er die Gase aus der Lebensmittelzersetzung sammelte und verbrannte.

5. EcoCapsule

Eine Möglichkeit, Ihren Energie-Fußabdruck zu reduzieren, besteht darin, die Größe Ihres Hauses zu verringern. Dies ist einer der Gründe für den Trend zu kleinen Häusern. Die kleinere Größe bedeutet nicht nur weniger Energie- und Materialverbrauch beim Bau, sondern auch weniger Energieverbrauchum ein kleines Haus zu heizen, zu kühlen und mit Strom zu versorgen - das spart Geld und reduziert die CO2-Emissionen.

Es gibt Tausende von winzigen Häusern da draußen, aber eine moderne Option ist eine EcoCapsule. Dies ist etwas, das Sie in ein netzunabhängiges Zuhause verwandeln können, sowie als Heimbüro, Pop-up-Hotel, Glamping, Forschungsstation – überall dort, wo zusätzlicher Platz benötigt wird.

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Quelle: ECOCAPSULE

Die von einem slowakischen Unternehmen entwickelte EcoCapsule ist eine autarke, eiförmige Mikroeinheit, die mit einer 880-Watt-Solarzellenanordnung auf dem Dach, einer geräuscharmen 750-Watt-Windkraftanlage auf einem Teleskopmast, apassive Wärmerückgewinnungseinheit zur Belüftung und Warmwasserbereitung und ein Wasserfiltersystem, das Regenwasser sammelt, filtert und mit einer UV-LED-Lampe reinigt, um es nutzbar zu machen. Zusätzliche Filter sind in Wasserhähnen installiert, um Trinkwasser bereitzustellen.

Küchenzeile von EcoCapsule. Quelle: Patricia Cudzisova/Wikimedia Commons

Für die Speicherung von Solarenergie verwendet die EcoCapsule eine 9,6-Kilowattstunden-Batterie, die ungefähr 4 Tage hält.

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