Een motor die gebruik maakt van geluidsgolven

Deze post is het tweede deel in een reeks van twee artikelen over de Stirling motor en over de toekomst en nieuwe ontwikkelingen omtrent dit type motoren. Aangezien dit artikel het tweede is van de 'reeks', bouwt het dus verder op het eerste artikel. Het is dus aangeraden eerst het voorgaande artikel te lezen.  

Een andere, zeer interessante uitvoering van de Stirling motor is "Free Piston" Stirling motor, waarbij er geen mechanische connectie is die de opgewekte arbeid overbrengt naar een krukas of iets dergelijk. In plaats daarvan, drijft deze uitvoering een lineaire wisselstroomgenerator of een pomp of een ander coaxiaal mechanisme. En doordat deze uitvoering geen mechanisme bevat die de heen en weer gaande beweging moet omzetten in een cirkelvormige, wordt de daarmee gepaard gaande wrijving nagenoeg volledig geëlimineerd. Het principe van de werking van de motor is analoog aan het reeds aangehaalde principe van een Stirling motor.

Deskundigen bekritiseren bewijsmateriaal over 'lek' in 's werelds grootste CO2-opslaglocatie

The Weyburn-Midale Carbon Dioxide Project is sinds 2008 's werelds grootste project voor de opvang en opslag van CO2. Het project vindt plaats in Midale, Saskatchewan, Canda. Dit project komt voort vanuit internationale samenwerkingsverbanden om er wetenschappelijke studie uit te voeren omtrent de mogelijkheden van de afvang en opslag van CO2. Het is er de bedoeling om CO2 op te slaan onder de grond op plaatsen waar er voorheen olie zat. Via die onderzoeksproject wil men data gaan verzamelen om meer inzicht te verkrijgen in hoe men CO2 ondergronds kan gaan opslaan. En wat er allemaal moet gedaan worden om de opslag van het CO2 op lange termijn te verzekeren. In 1954 heeft men ontdekt dat er olie onder grond zat in Midale, Saskatchewan. Naar schatting zat er in totaal zo'n 1,4 miljard vaten olie onder de grond daar.

Autofabrikanten tonen interesse in ongewoon motorontwerp

In de transportsector is er op technologisch vlak heel veel aan het veranderen. Dit doordat er steeds meer aandacht besteed wordt aan het beperken of voorkomen van de uitstoot van broeikasgassen door de motoren van de wagens. De personenwagens zijn de grote koplopers in deze transitie. De CO2-uitstoot en het brandstofverbruik wordt steeds meer en meer een belangrijk eigenschap van de wagen. Daardoor gaan de autofabrikanten op zoek naar nieuwe technologieën die ze kunnen gebruiken in hun wagens om de CO2-uitstoot en het brandstofverbruik te verlagen. Zo hebben ze de hybride wagens ingevoerd die deels op elektriciteit en deels op fossiele brandstof rijden. Daarnaast komen de elektrische wagens ook sterk op. En daarnaast zijn er ook nog de wagens die op waterstofgas of op biobrandstoffen kunnen rijden. Maar toch blijven de verbrandingsmotoren in de running gehouden door de autofabrikanten. Namelijk wordt het ontwerp van wagens met een verbrandingsmotor ook nog steeds verder aangepast om deze zo efficiënt mogelijk te laten werken. Dit komt doordat elke 'nieuwe' technologie voor de aandrijving van personenwagens ook bepaalde eigenschappen kent. En dus doordat er nog geen enkel volkomen alternatief bestaat voor een verbrandingsmotor blijft men deze ook nog verder ontwikkelen. Dus de verbrandingsmotor is dus niet ten dode opgeschreven door de komst van de nieuwe technologieën. In tegendeel zelfs een aantal van deze nieuwe technologieën maken zelfs nog gebruik van een verbrandingsmotor.

Efficiëntere vliegtuigmotoren door speciale versnellingen

Onze atmosfeer bevat tal van natuurlijke en door de mens 'gemaakte' gassen. Eén van deze gassen zijn de verbrandingsgassen van de motoren van het luchtverkeer. Deze gasdeeltjes gaan zich samen met andere gaan combineren tot kleine vaste deeltjes. Deze kleine vaste deeltjes kregen de naam 'fijnstof'. En fijnstof is uiteindelijk een vorm van luchtvervuiling en is de verzamelnaam voor alle vaste deeltjes in de atmosfeer die kleiner zijn dan 10 micrometer( 0,000 0001 meter). Deze deeltjes blijken ook schadelijk te zijn voor de gezondheid bij het inademing ervan. Zelfs in België en Nederland sterven er jaarlijks enkele duizenden mensen enige dagen tot maanden eerder door acute blootstelling aan fijnstof. Maar bovendien is de morbiditeit door chronische blootstelling aan fijnstof enorm hoog. Bij mensen met luchtwegaandoeningen en hart- en vaatziekten verergert chronische blootstelling aan fijnstof hun symptomen en het belemmert de ontwikkeling van de longen bij kinderen. Daarom bestaan er vele landen al normen voor de concentratie aan fijnstof in de lucht.

Gas vrijgemaakt uit gesteente met water

In de 19de eeuw werd aardgas in het algemeen beschouwd als een bijproduct die men bekwam tijdens de ontginning van aardolie. Want aardgas bevat eigenlijk de lichte fracties van de koolwaterstoffen die gevormd worden tijdens de productie van fossiele koolwaterstoffen. De productie van deze koolwaterstoffen vond een hele tijd geleden plaats diep onder de grond, waar de druk enorm hoog is. Aangezien aardgas lichter is dan aardolie bevindt het aardgas zich steeds boven de aardolie in een ondergronds reservoir. Dus wanneer men, tijdens het boren naar olie, een olieveld bereikt dan zal het aardgas ook meer naar boven komen. Wanneer de boor bij het boren van een oliebron het olieveld binnendringt, dan is hetgeen wat gebeurt vergelijkbaar met wanneer men een fles frisdrank, geschud geweest is, opent. Bij de fles frisdrank spuit de frisdrank samen met het koolzuurgas de lucht in, wanneer men de fles te snel opent.

Twee vliegen in één klap met hybride zonnepanelen

Al een eeuw lang zijn we bezig met de ontwikkeling van systemen om de energie van de zon in grotere mate te gaan omzetten in bruikbare energie. Veel van de 'engineering know-how' en de analyses zijn echter opgedaan in de afgelopen 50 jaar. Dit heeft ervoor gezorgd dat er al heel wat documentatie is uitgebracht over zonne-energie. Zonne-energie is overvloedig beschikbaar hier op aarde maar slechts een fractie daarvan kan vastgehouden worden en omgezet worden naar een gewenste bruikbare vorm voor de mens. Eén van de basismethodes om de energie van de zon te gaan benutten is al heel lang gekend en benut door de mens. Namelijk gaat het hier om de passieve systemen.

3,36 l/100km, en dit zonder een hybride motor

De afgelopen decennia neemt de wereldbevolking jaarlijks met zo'n 1,4% toe. En over deze periode nam het wereldwijde energieverbruik gemiddeld jaarlijks met 1,9% toe. Deze twee zaken samen tonen dus aan dat, wanneer deze trends zich gaan voortzetten, er problemen gaan optreden. En dus dat er zich een energiecrisis zal gaan voordoen. Een dergelijke energiecrisis zal catastrofale gevolgen hebben voor een groot deel van de mensen op aarde. Daarom is het belangrijk dat er nu maatregelen genomen worden om een deze crisis te gaan voorkomen. Velen zijn op de hoogte van deze dreiging en gaan op zoek naar de geschikte maatregelen. Maatregelen kunnen in alle sectoren en toepassingen voordoen waarbij energie te pas komt. De transportsector, verlichting en klimaat zijn maar ongeveer de voornaamste sectoren waarin er al één of meerdere geschikte maatregelen ontdekt zijn en ook al op technologisch vlak zijn uitgewerkt. In deze sectoren kunnen de nieuwe, reeds ontwikkelde technologieën een cruciale impact hebben éénmaal ze op grote schaal worden toegepast.

Goedkope elektronica op papier voor wegwerpenbare medische testen

Voor mensen die op het platte land, ver van een stad wonen, is er geen ziekenhuis dichtbij. En wanneer men dan niet over een wagen beschikt en er geen mogelijkheid is om het openbaar vervoer te gebruiken, is het dus niet vanzelfsprekend om voor deze mensen om naar een ziekenhuis te gaan. Vele mensen in ontwikkelingslanden bevinden zich in een dergelijke situatie. Dus wanneer deze mensen dan ernstig ziek zijn, of ernstige verwondingen opgelopen hebben, is het voor niet mogelijk om zich te laten verzorgen in een ziekenhuis, met alle gevolgen van dien. Op sommige plaatsen is het wel zo dat er geregeld medische hulpverleners en eventueel dokters langskomen, om de mensen die verzorging nodig hebben te helpen. Maar aangezien deze hulpverleners en dokter slechts beperkte middelen ter beschikking hebben, kan men er de mensen niet evengoed helpen als dat ze dat in een ziekenhuis kunnen. Maar het is onmogelijk om alle zware en omvangrijke apparatuur mee te nemen op verplaatsing. En dus zolang het niet mogelijk is voor de medische hulpverleners en dokter om de nodige testen en onderzoeken te doen op verplaatsing, is het voor hen niet mogelijk om de mensen er steeds optimaal te gaan verzorgen.

Mobiele installatie produceert drinkbaar water met de zon

In de ontwikkelde landen is zuiver water vanzelfsprekend geworden maar dat is niet overal en altijd het geval. In de derde wereld is de toegang tot voldoende zuiver water voor heel wat mensen een probleem. Wanneer bij rampen de toevoer van zuiver water aan de mensen belemmerd wordt dan ontstaat er een grote chaos. Water is een basisbehoefte voor de mensen en dus is de voorziening ervan van uiterst belang. Drinkwater speelt dan ook een heel belangrijke rol in de ontwikkeling van de derde wereld. En wanneer men naar de toekomst kijkt, ontstaat er ook een bezorgdheid over zuiver water. Momenteel leven er bijna 7 miljard mensen op de aarde en het aantal neemt steeds sneller toe. Zo duiden de voorspellingen erop dat tegen 2050 de wereldpopulatie zou toegenomen zijn tot 11 miljard mensen. Er komen heel wat vragen bij zo'n grote wereldpopulatie en één van deze vragen gaat over de voorziening van zuiver water. Namelijk kan er tegen 2050 genoeg zuiver water vrijgemaakt worden om aan de noden van al deze 11 miljard mensen te voldoen? Momenteel is er een grote onverdeeldheid op de wereld op het vlak watergebruik, namelijk dat een beperkte groep mensen het overgrote aandeel zuiver water gebruikt. En dus blijft er een veel kleinere hoeveelheid water over voor een veel grotere groep mensen. Dus, naar de toekomst toe, wordt het waarschijnlijk een belangrijke opdracht om deze ongelijkheid zoveel mogelijk weg te werken. Maar dit zal uiteraard nog niet volstaan om genoeg zuiver water vrij te maken voor alle 11 miljard mensen.

GE onthuld straalmotor-geïnspireerde ledlampen

Het was op 22 oktober 1879, dat Thomas Edison voor het eerst zijn gloeilamp deed branden. Hij was eigenlijk niet echt dé uitvinder van de gloeilamp aangezien het idee erachter niet echt van hem afkomstig is. Edison was echter slechts één van de velen die bij droegen aan de ontwikkeling van een praktisch middel om met elektriciteit licht te genereren. Heinrich Göbel, een Duitse wetenschapper, wordt eigenlijk in het algemeen beschouwd als de echte uitvinder van de gloeilamp. Want in 1854, 25 jaar voor Edison, slaagde hij erin de eerste echte gloeilamp te maken. Zijn gloeilamp bestond uit een verkoolde bamboevezel in een vacuüm gezogen eau-de-colognefles. Hij kon de fles vacuüm zuigen door deze te vullen met kwik en hem daarna leeg te laten lopen. Door het vacuüm kon de bamboevezel niet verbranden. Göbels lamp brandde 400 uur. Maar het was wel Edison die 25 jaar later een octrooi aanvroeg op eenzelfde soort lamp. Toen Göbels dit vernam betwistte hij het patent voor de rechtbank en kreeg in 1893 zijn gelijk van de rechter. Maar jammer genoeg heeft hij niet veel van deze erkenning kunnen genieten want een jaar later overleed hij echter.

Hoe een oog inspiratie kan bieden voor een nieuwe verbrandingsmotor

De afgelopen jaren heeft de automobiel industrie het hard te verduren gekregen, onder andere door de financiële crisis, door steeds toenemende concurrentie vanuit Aziatische landen, toenemende prijzen van de grondstoffen, etc. In landen zoals de VS maar ook in vele Europese landen heeft de overheid hulp moeten bieden aan deze sector. En nu de industrie nog maar net bekomen is van al deze problemen, staat hun een volgende uitdaging te wachten, namelijk het op de markt brengen van efficiëntere en milieuvriendelijke wagens. In het algemeen scoren wagens met een interne verbrandingsmotor niet goed op het gebied van energie-efficiëntie. Daarom is er innovatie vereist om hier iets aan te doen. En dat hebben twee broers uit Colorado in de VS ook gedaan. De twee broers, Levi Tillermann-Dick (28) en zijn broer Corban (24) hebben samen met hun vader een idee van een nieuwe motor uitgewerkt. Hun idee houdt een radicaal nieuwe motor-ontwerp in die veel efficiënter werkt dan de conventionele verbrandingsmotoren.

Auto's als sensoren voor de verkeerssituatie

Vooral in en rond grote steden rijden er heel wat wagens rond. Al deze wagens moeten zich op een beperkte oppervlakte gaan voortbewegen zodat hun bestuurder de gewenste bestemming kan bereiken. Hierdoor ontstaan er dagelijks files en door deze files gaat er veel tijd, ruimte en energie verloren. Er worden veel pogingen ondernomen door verschillende mensen om die dagelijkse files te vermijden. Maar meestal leiden deze pogingen tot een beperkt succes. Eén van deze pogingen is om de bestuurders tijdig van informatie te voorzien over waar er zich overal files bevinden. Op deze manier kan men dan zijn route gaan aanpassen om de file te vermijden. Deze informatie wordt via verschillende kanalen weergegeven, zoals bijvoorbeeld via de radio, het gps-systeem of de boordcomputer van de wagens. Maar de uitdaging voor deze aanpak is om zo'n efficiënt mogelijke manier zoveel mogelijk informatie te gaan verzamelen, te verwerken en door te spelen via de verschillende kanalen. Hoe sneller men de informatie kan verspreiden, hoe meer mensen hun route kunnen aanpassen om zo de file te vermijden.

Sensoren die de elektrische bedrading in de muren gebruiken als antenne

Informatie ingeven in een computersysteem is een lastige en vrij onaangename taak. Ook is het van cruciaal belang dat er geen fouten gemaakt worden. Dus de mens is niet onmiddellijk een geschikte kandidaat voor deze taak. Ook zou het, in vele gevallen, onmogelijk zijn voor de mens om alle relevante data en informatie in te geven in een computersysteem. Daarom heeft de mens een ideaal hulpmiddel ingeroepen die deze taak kan overnemen, namelijk de elektronische sensor. Deze kan aan de hand van verschillende signalen (elektrisch, mechanisch en dergelijke) informatie doorspelen aan een computersysteem. Dus wordt de mens ontnomen van zijn taak bij deze informatieoverdracht. Sensoren die aan de hand van een elektrisch signaal communiceren met een computer dienen ofwel met een elektrisch circuit verbonden te zijn met het computersysteem of kunnen het signaal draadloos versturen. Een dergelijk elektrisch circuit is ideaal bij relatief kleine, niet te complexe en lokale systemen. Maar wanneer de sensoren ruimtelijk enorm verspreidt zijn, dus wanneer er data moet verzameld worden op verschillende locaties tegelijk, dan wordt het voor de elektrisch verbonden sensoren soms al lastig. De installatie van het elektrisch circuit voor al deze sensoren is een complexe taak en vraagt dus tijd, expertise, geld, etc.

De twee-takt motor herontworpen aan de hand van de huidige technologieën

EcoMotors International is een bedrijf uit Michigan, VS, en heeft een nieuwe aanpak bedacht voor een oud idee. Namelijk dat van de tweetaktmotor en deze nieuwe aanpak leidde tot een nieuw ontwerp van de motor waarbij er gebruik gemaakt wordt van de nieuwe technologieën. Tweetaktmotoren zijn een type verbrandingsmotoren maar deze worden slechts voor een aantal toepassingen ingezet. In vergelijking met viertaktmotoren, zijn deze in het algemeen lichter en hebben ze ook een groter vermogen per massa-eenheid. Maar ze hebben wel het nadeel dat het brandstofverbruik hoger ligt. Tweetaktmotoren worden momenteel niet erg veel meer gebruikt, behalve dan bij toepassingen waarbij de gewichtsbesparing opweegt tegen het nadeel van het hogere brandstofverbruik. Dit is bijvoorbeeld het geval bij grasmaaiers, bosmaaiers, motorkettingzagen, buitenboordmotoren en dergelijke. Bij al deze toepassingen is de cilinderinhoud beperkt door de grote en massa van de motor maar is er toch zo'n groot mogelijk vermogen vereist. Tweetaktmotoren worden ook gebruikt bij brommers, karts, cross- en racemotorfietsen.

Nieuwe ultra-gevoelige elektronische huid kan de voetstappen van een vlieg voelen

Er zijn een heleboel mogelijke toepassingen voor een druk-gevoelig elektronisch materiaal die kan fungeren als een kunstmatige huid. Eerder hebben wetenschappers van de University of California, Berkeley een dergelijke technologie ontwikkeld. Daarbij maakten ze gebruik van kleine halfgeleidende nanodraadjes. Maar een andere groep wetenschappers die ook uit California komen hebben een gelijkaardige materiaal ontwikkeld die ook kan dienen voor een kunstmatige huid. Onderzoekers van Stanford University hebben een ultra-gevoelige, flexibele elektronische sensor ontwikkeld. Hij is zelfs in staat om te detecteren wanneer er een vlieg of een vlinder op neerstrijkt. Deze sensor kan ook in grote vellen gefabriceerd worden en kan dus gebruikt worden als een kunstmatige huid voor bijvoorbeeld bij protheses. Maar ook bij robots, touch-screens, in wagens, of bij andere medische toestellen.

Logische schakeling voor warme toepassingen

Onderzoekers uit de VS zijn er in geslaagd om een kleine elektromechanisch logisch circuit te maken die kan werken bij temperaturen boven de 500°C. Dit is de eerste maal dat er iemand hierin geslaagd is. Het circuit bestond uit twee schakelaars gemaakt van siliciumcarbide. Siliciumcarbide is een materiaal die zeer hard is en dus goed tegen hoge temperaturen kan. Daarom wordt het ook vaak gebruikt om te slijpen en polijsten. Deze twee schakelaars kunnen gaan werken als een NOT-poort. Een NOT- of Niet-poort is een digitale elektronische schakeling, die maar één ingang en één uitgang bevat. De uitgang van deze poort is uitsluitend nul, als de ingang 1 is. Volgens de onderzoekers kan deze technologie gebruikt worden om nano-elektromechanische systemen te ontwikkelen. Nano-elektromechanische systemen (NEMS) zijn kleine systemen die uit een combinatie van elektronische, mechanische en eventuele chemische componenten bestaan. Deze nano-elektromechanische systemen kunnen dan gebruikt worden voor toepassingen waarbij de temperatuur heel hoog is, zoals bijvoorbeeld in straalmotoren of bij olieboringen.

Ingenieurs maken kunstmatige huid van nanodraden

Ingenieurs aan de University of California, Berkeley hebben een druk-gevoelig elektronisch materiaal ontwikkeld waarmee artificiële huid kan maken. Het materiaal is gemaakt van halfgeleidende nanodraadjes. De doelstelling van dit onderzoek was om een materiaal te ontwikkelen die dezelfde functies kan vervullen als de menselijke huid. Onder functies verstaat men niet alle functies van de menselijke huid, maar voornamelijk de mogelijkheid om te voelen en andere objecten aan te raken. Het materiaal kreeg dan ook de naam "Artificial Skin" of ook wel "e-skin". Dit is de eerste keer dat men er in slaagt om een dergelijk materiaal te maken van anorganisch éénkristal halfgeleidermateriaal. Bij vorige pogingen om kunstmatige huid te ontwikkelen, maakte men steeds gebruik van organische materialen omdat deze in het algemeen flexibeler zijn en gemakkelijker om mee te werken.

Een nieuw soort computerchips

Een computerchip die berekeningen uitvoert op basis van waarschijnlijkheden, in plaats van binaire logica, kan alles, van online bankieren tot flash geheugen in smart phones, veel sneller doen werken. Door de fundamentele functies van computerchips te herschrijven, heeft het bedrijf Lyric Semiconductors, de eerste "kans processor" ontwikkeld. Dit is een computerchip gemaakt van silicium die nog steeds werkt met elektrische signalen, maar deze elektrische signalen stellen hier nu de kans voor en dus niet meer de digitale '1' en '0'. De oprichter van Lyric Semiconductors, Ben Vigoda, onderzocht deze techniek als thesis voor zijn doctoraat aan MIT. En door computerchips terug vanaf nul te gaan opbouwen was het mogelijk om statistische berekeningen op een veel simpelere en energie-efficiëntere manier te gaan implementeren.

Het maken van 'smart-glass' vensters die betaalbaar zijn

Vensters die licht en warmte kunnen absorberen en weerkaatsen zouden ervoor kunnen zorgen dat er veel minder moet gekoeld of verwarmd worden in gebouwen. Dergelijke vensters worden ook wel 'smart glass' of 'elektrochromisch glas' genoemd. Maar het probleem tot nu toe was dat de kostprijs om deze te produceren relatief hoog is, te hoog om nog betaalbaar te zijn. Het bedrijf Soladigm heeft een technologie ontwikkeld waarmee dergelijke vensters tegen een vrij lage prijs gemaakt kunnen worden, dit maakt het interessant om deze vensters in te zetten in woningen en kantoren. De bestaande elektrochromisch vensters die commercieel verkrijgbaar zijn kosten ongeveer $1000 per vierkante meter. Dit is een erg hoge kostprijs voor glas, bijvoorbeeld dubbel glas kost ergens tussen de €30 en €60 per vierkante meter. Bij Soladigm zijn ze nog bezig met de ontwikkeling van hun technologie en weten ze nog niet exact hoeveel de kostprijs per vierkante meter zal zijn. Maar naar schatting zou deze rond de $200 per vierkante meter zijn. Dit is, ten opzichte van de prijs van de bestaande elektrochromische venster, een erg lage kostprijs. In vergelijking met gewoon dubbel glas is nog steeds een stuk hoger. Maar deze extra kost wordt verdient men uiteindelijk terug doordat er minder koeling en verwarming nodig zal zijn.

Laser-aangedreven helikopter hangt urenlang in de lucht

Onbemande luchtvaartuigen ofwel 'drone' genoemd zijn luchtvaartuigen die zonder piloot aan boord kunnen vliegen. Vaak worden deze toestellen van op afstand bestuurd maar ook bestaan er volledig autonome toestellen die volgens een geprogrammeerde opdracht handelen. Deze toestellen worden hoofdzakelijk toegepast voor militaire doeleinden. Dit omdat deze luchtvaartuigen dan missie's kunnen uitvoeren, waarmee bepaalde risico's gepaard gaan, zonder daarbij mensenlevens te riskeren.