Power Geek robi rzeczy

Zany, dziwaczny, entuzjastyczny. Osobisty styl profesora inżynierii mechanicznej Alexandra Slocuma można opisać na wiele sposobów. I obejmuje je wszystkie. Jako nauczyciel i badacz wykorzystuje to, co nazywa swoim pinballowym skupieniem i pasją do inżynierii mechanicznej, aby inspirować studentów i stawiać czoła niektórym z największych wyzwań w energetyce, medycynie i inżynierii precyzyjnej. Prawdopodobnie zostałbym sklasyfikowany jako ADHD++, ponieważ mój umysł porusza się tak szybko między tak wieloma różnymi rzeczami, mówi. Ale mam też dyscyplinę, by skupiać się godzinami, gdy uzasadnia to właściwy pomysł.

Profesor Slocum pokazuje prezydentowi Obamie wstępny prototyp systemu magazynowania energii wiatru w głębokich wodach oceanicznych w 2009 roku.

Slocum jest samozwańczym gizmologiem i miłośnikiem wszelkiego rodzaju maszyn, od gigantycznych wież turbin wiatrowych po sprzęt do uprawy nanorurek węglowych. Dzięki kolorowej garderobie jest rozpoznawalną postacią na całym kampusie i aktywnie uczestniczy w życiu studenckim, często gotując obiady z makaronem dla pierwszoroczniaków w Experimental Study Group. Jako profesor jest przykładem motto MIT: umysł i ręka lub umysł i ręka, ucząc uczniów łączenia intelektualnego dociekania z praktyczną inżynierią i projektowaniem.

Jednak to jego badania nad energią odnawialną cieszą się ostatnio największym zainteresowaniem poza MIT. Tej wiosny Slocum był współautorem artykułu w: Postępowanie IEEE opisujący system magazynowania energii na skalę użytkową oparty na dużych podwodnych betonowych kulach i pływających turbinach wiatrowych. Kiedy Barack Obama odwiedził MIT w 2009 r., aby wygłosić przemówienie na temat energii, Slocum, w jednej ze swoich hawajskich koszul, które są jego znakiem rozpoznawczym, zademonstrował prezydentowi pomysł za pomocą zabawkowej turbiny wiatrowej i dużych słoików wypełnionych piaskiem i wodą. Od tego czasu prace posunęły się do punktu, w którym Slocum i współpracownicy przeprowadzili dyskusje z dużą firmą inżynieryjno-budowlaną na temat możliwości wytwarzania masywnych konstrukcji. Slocum szacuje, że komercjalizacja pomysłu, który nazywa Ocean Renewable Energy System, zajęłaby od pięciu do dziesięciu lat.

Przy użyciu interferometru laserowego około 1987 roku.

Pływające turbiny wiatrowe byłyby zacumowane za pomocą kabli do sieci 20 000-tonowych kul o średnicy od 25 do 30 metrów, czyli mniej więcej wielkości kopuły w MIT. Aby zmagazynować nadmiar energii, która nie została przesłana do sieci, turbiny uruchamiałyby pompy odprowadzające wodę ze sfer. Kiedy potrzebna była moc, woda wpływała do kul, powodując, że pompy działały w odwrotnej kolejności i działały jak generatory.

Opracowanie niedrogich sposobów przechowywania dużych ilości energii w sieci elektrycznej umożliwiłoby farmom wiatrowym i instalacjom słonecznym, które zwykle są źródłami nieciągłymi, dostarczanie energii na żądanie, tak jak robią to obecnie elektrownie na paliwa kopalne i jądrowe. Projekt Slocum stanowi zwrot w stosunku do konwencjonalnej pompowanej energii wodnej, która jest obecnie najbardziej opłacalną i rozpowszechnioną metodą magazynowania. Technologia hydroenergetyczna pompuje wodę w górę do zbiornika i uwalnia ją, aby generować energię w godzinach szczytu. Zamiast polegać na grawitacji, przechowując wodę w jeziorze na szczycie góry, koncepcja Slocum wykorzystuje ciśnienie wody na setkach metrów głębokości oceanu do zasilania generatora energii elektrycznej. Betonowe kule, w których znajduje się woda, służą również do zakotwiczenia turbin.

Jeśli to zadziała, wpływ może być dramatyczny. Wiatr nad głębokimi wodami stanowi ogromny, ale w dużej mierze niewykorzystany zasób. Artykuł Slocum szacuje, że 1000 turbin, umieszczonych poza zasięgiem wzroku około 30 do 50 kilometrów od brzegu z kulami kotwiczącymi 600 metrów pod powierzchnią, może dostarczać tyle energii, co elektrownia jądrowa. Dzisiejsze systemy hydroenergetyczne pompowane zazwyczaj dostarczają setki megawatów energii przez sześć do 10 godzin. Chociaż rozmieszczenie turbin na głębokich wodach byłoby droższe niż umieszczenie ich w pobliżu brzegu, Slocum i jego koledzy szacują, że Oceaniczny System Energii Odnawialnej może być konkurencyjny cenowo w stosunku do pompowanych elektrowni wodnych – a wdrożenie na dużą skalę z 1000 turbin może pomieścić do pięciu gigawatów mocy nawet przez 12 godzin. Naukowcy zbudowali już prototypowy system z 30-metrową wieżą oraz gotowymi pompami i innymi komponentami.

Magazynowanie to jeden z najtrudniejszych problemów w energetyce, dlatego przyciąga tysiące naukowców i przedsiębiorców. Chociaż wciąż jest to projekt badawczy, Ocean Renewable Energy System jest imponująco dobrze przemyślany, mówi Haresh Kamath, kierownik programu magazynowania energii w Electric Power Research Institute (EPRI). Przy tej koncepcji jest to bardziej wyzwanie inżynieryjne niż materiałowe lub podstawowe wyzwanie naukowe, mówi.

Projekt pokazuje powinowactwo Slocum do projektowania symbiotycznego lub rozwiązywania wielu problemów jednocześnie. Oprócz przechowywania energii i pełnienia funkcji kotwic, kule byłyby wykonane z betonu, który może zawierać znaczne ilości popiołu lotnego, produktu odpadowego elektrowni węglowych. System mógłby również przynieść korzyści lokalnym ekosystemom, zachęcając do rozwoju życia na dnie. W przemówieniu do czołowych japońskich urzędników Slocum argumentował, że dalekomorska farma wiatrowa w pobliżu zamkniętej elektrowni jądrowej Fukushima może zapewnić nowe miejsca pracy dla lokalnych rybaków, którzy nie mogą już tam łowić z powodu promieniowania. Mogą pomóc zainstalować systemy, przeprowadzić konserwację i monitorować wpływ na ekosystem.

Profesor Slocum ukończył mistrzostwa USA Ironman 2012 w 13 godzin, 7 minut i 41 sekund.

W ramach oddzielnego wysiłku badawczego Slocum kierował projektem systemu, w którym ciepło z koncentratorów słonecznych jest magazynowane w dużych basenach z płynną solą. Szereg dużych elektrowni wykorzystujących skoncentrowaną energię słoneczną już używa stopionej soli; magazynuje ciepło słoneczne i za pomocą wymiennika ciepła przekształca wodę w parę, aby wytworzyć energię elektryczną w konwencjonalnej turbinie parowej. W tych systemach sól jest podgrzewana, gdy krąży w rurkach, ale Slocum proponuje inną metodę. Opierając się na badaniach z lat 70. XX wieku, jego technologia kierowała światło słoneczne bezpośrednio do dużej objętości stopionej soli, eliminując sieć rur i pomp, które są słabymi punktami tradycyjnych systemów skoncentrowanej energii słonecznej.

Systemy magazynowania energii wiatrowej i słonecznej Slocum napotykają ogromne przeszkody, zanim wyjdą poza fazę projektowania i prototypowania na małą skalę. Na najbardziej podstawowym poziomie pływające turbiny, których wymaga system energii odnawialnej oceanu do przechwytywania wiatru nad głębokimi wodami, są nadal testowane i nie zostały jeszcze skomercjalizowane. I notorycznie trudno jest modelować ekonomię magazynowania energii bez rzeczywistych systemów demonstracyjnych, które mogą być trudne do sfinansowania, mówi Kamath z EPRI.

Slocum nie jest zniechęcony. Oczywiście jest wiele rzeczy do rozwiązania, mówi, ale duże wyzwania, takie jak lot na Księżyc, wymagają lat wytrwałości i równoległego myślenia lub pracy nad wieloma problemami jednocześnie. Na przykład pływające turbiny wiatrowe są już opracowywane przez innych; wielogodzinne podwodne magazynowanie energii może pomóc w przyspieszeniu ich przyjęcia. Kiedy masz dwa problemy naraz, które zależą od siebie, katalizują się nawzajem, mówi. Przypuszczam, że często otrzymujesz lepsze rozwiązanie dla obu, myśląc o nich jako o systemie.

Ten nacisk na myślenie systemowe, obejmujący wszystko, od projektowania produktu po produkcję, towarzyszy Slocum również w klasie. Na jego zajęcia z precyzyjnego projektowania maszyn, 2,75, przychodzą lekarze i stawiają przed zespołami studenckimi specyficzne wyzwania. Następnie studenci projektują i wykonują maszynę do weryfikacji koncepcji, która nie tylko rozwiązuje konkretny problem klinicysty, ale może być również wykonana ekonomicznie. Kiedy myślisz o produkcji i wdrażaniu [podczas projektowania], w końcu wymyślasz więcej rzeczy, które sięgają do początków, i w końcu wymyślasz lepszą maszynę, mówi Slocum. Odkąd w 2004 r. skupił się na urządzeniach medycznych na poziomie 2,75, klasa pomogła wygenerować wiele recenzowanych artykułów, kilkanaście wniosków patentowych i kilka firm spin-off, takich jak Urządzenia do odpoczynku , bostoński startup produkujący koszule z wbudowanymi czujnikami do monitorowania snu.

Klasa jest godna uwagi, ponieważ łączy wykłady z teorii z praktyczną pracą nad tworzeniem prototypów, mówi Tohru Yagi, wizytujący stypendysta Fulbrighta z Tokyo Institute of Technology w Japonii, który spędził ostatni rok w Grupie Badań nad Inżynierią Precyzyjną w Slocum ( PERG ) laboratorium. To, co robi, jest bardzo analityczne, a także systematyczne i można je zastosować w każdej branży, nie tylko inżynierskiej – mówi. Rzeczywiście, Slocum ma duże doświadczenie w przemyśle i brał udział w firmach typu spin-off, ostatnio w startupie Keystone Tower Systems, który opracował sposób na wytwarzanie wież turbin wiatrowych po niższych kosztach przy użyciu mniejszej ilości stali.

Slocum, noszący Utilikilt i mierzące szelki, podnoszący Grega Tao ‘10, który właśnie wygrał zawody robotów 2.007 w 2008 roku.

Sam Slocum jest przez całe życie majsterkowiczem, stolarzem i producentem mebli. W 1978 roku dołączył do warsztatu drzewno-metalowego Instytutu MIT Hobby Shop jako student, a obecnie przewodniczy jego komisji nadzorczej. Nie boi się ubrudzić praktyczną pracą. Adiunkt podoktorancki Nevan Clancy Hanumara, SM '06, PhD '12, który współprowadzi klasę 2.75, mówi, że kiedyś wpadł na Slocum w hotelu w Chicago, gdzie Hanumara uczestniczył w konferencji i znalazł profesora w mieście na wizytę branżową. pokryte tłuszczem. Zapytany, co się stało, Slocum powiedział, że musiałem wdrapać się do maszyny.

Entuzjazm Slocuma dla swojej pracy ma tendencję do spływania na uczniów w jego laboratorium. Stara się ich motywować, rozpalając ich własne pasje i dając im odpowiedzialność za swoje projekty. Dopóki twoje zainteresowania mają jakieś znaczenie, jakieś praktyczne zastosowanie, jest za tym wszystkim, mówi doktorant i członek laboratorium Slocum Nikolai Begg '09, SM '11, inżynier urządzeń medycznych, który zdobył nagrodę Lemelson-MIT Collegiate Student Prize. W tym roku. Wspaniale jest móc realizować to, co chcesz robić i uczyć się. Nie ma wielkiego osobistego planu. Slocum został uznany profesorem roku w Massachusetts w 2000 roku, jedną z wielu nagród, które otrzymał.

Jedną z rzeczy, która sprawia, że ​​Slocum jest szczególnie skutecznym profesorem, jest to, że łączy swój entuzjazm dla inżynierii z humorem. Kiedy uczył długoletniej klasy projektowania i wytwarzania 2.007, uczniowie dostali dawkę jego zabawnego stylu już pierwszego dnia. Wyciągając materiały, które były dostępne do wykonania tego semestralnego projektu, demonstrował względną siłę przedmiotów swoim ciałem: zginał metalowe pręty na szyi, tłoczył metalowe arkusze w poprzek torsu i z głośnym piskiem wykonywał fałszywe ciosy karate na drewnianych deskach. . Podczas finałowej rywalizacji między robotami stworzonymi przez uczniów wykonał żywy komentarz na każdym etapie gry, jakby zwoływał mecz zapaśniczy, wykrzykując słowa w stylu „Tu fizyka spotyka się z dywanem”! Świętując zwycięzców tego, co nazywa to wydarzenie geek-alubne, Slocum jest znany z tego, że podnosi uczniów z gigantycznym niedźwiedziem uściskiem lub dźwiga ich na ramionach, aby zdobyć zwycięskie okrążenie. I bez względu na to, czy siedzi na korcie w sali wykładowej, czy rozmawia jeden na jednego, głupkowate teksty wypełniają jego przemowę. (Jeden przykład, o niebezpieczeństwach myślenia liniowego: podczas gdy jesteśmy zajęci analizą naszej smokingu, nie zdajemy sobie sprawy, że nasze spodnie się palą.) Zapytany, ile ma lat, Slocum żartuje: Za młody, żeby się tym martwić.

Ale jego doświadczenie w poważnych sprawach jest doceniane na najwyższym poziomie. Kiedy rząd federalny starał się powstrzymać wyciek ropy Deepwater Horizon w 2010 r. w Zatoce Meksykańskiej, Slocum, który podczas studiów podyplomowych pracował przy odwiertach ropy naftowej na morzu, znalazł się w wybranej grupie sekretarza ds. energii Stevena Chu. doradcy naukowi . Odegrał kluczową rolę w odpowiedzi, opracowując poprawkę, gdy przewody hydrauliczne, które umożliwiają inżynierom sterowanie zdalnie sterowanymi pojazdami podwodnymi, zostały odcięte. W zeszłym roku został zaproszony do Japonii, gdzie doradzał urzędnikom, w jaki sposób można zastąpić energię z elektrowni jądrowych po Fukushimie, przeznaczając część mocy produkcyjnych kraju na rozwój morskiej energetyki wiatrowej.

W Ocean Renewable Energy System firmy Slocum pływająca turbina jest zakotwiczona w głębokiej wodzie za pomocą masywnych betonowych kul, które służą również jako urządzenia magazynujące energię.

Slocum jest znany z tego, że w swoje dni pakuje ogromną ilość aktywności – w tym trening triathlonowy. Jednak ostatnio wziął na siebie inną odpowiedzialność, w Biurze Polityki Naukowej i Technologicznej Białego Domu. Jako zastępca dyrektora ds. zaawansowanej produkcji będzie, jak to nazywa, geekiem na miejscu, odpowiedzialnym za pomoc w uruchomieniu szeregu zaawansowanych centrów produkcyjnych. Stanowisko to dobrze pasuje do jego projektu dla filozofii produkcji.

W laboratorium PERG Slocum kładzie nacisk na multidyscyplinarne podejście i praktyczność w świecie rzeczywistym. Podczas przeglądów projektów naukowcy uzyskują informacje zwrotne od inżynierów z zupełnie innych dziedzin niż ich własne, takich jak narzędzia chirurgiczne, produkcja leków, ekstrakcja oleju i wykrywanie raka. Aby lepiej zrozumieć, jak działa przemysł, zabierał członków laboratorium na wycieczki po wielu różnych firmach, w tym w zakładach produkcyjnych przemysłu lotniczego.

Jako dyrektor laboratorium, Slocum dba o koleżeńską atmosferę, zapraszając naukowców na swoją 300-akrową farmę w New Hampshire, gdzie uprawia owoce i hoduje owce, alpaki i kurczaki. Podczas tych spotkań towarzyskich upewnia się, że każdy ma pracę, czy to zbieranie drewna na ognisko, czy polowanie na indyki. To jak migawka z jego życia — każdy pracuje i dobrze się bawi w swojej roli, mówi absolwent PERG, dr Daniel Codd, który obecnie stara się pozyskać fundusze na komercjalizację systemu magazynowania energii ze stopionej soli, nad którym pracował dla Slocum jako uczeń. Jest dobry w skłanianiu ludzi wokół niego, aby gromadzili się wokół czegoś większego.

Greg Tao ’10, który wygrał zawody robotyki 2.007 w 2008 roku, podziwia zdolność Slocum do doskonałości nie tylko w tak wielu intelektualnych zajęciach, ale także jako sportowiec. Możesz zrobić o wiele więcej niż tylko być dobrym naukowcem — on naprawdę to ucieleśnia, mówi.

Dla samego Slocuma rozdzielenie uwagi między wiele zainteresowań najwyraźniej działa: istnieją dziesiątki patentów wydanych lub oczekujących na zatwierdzenie z jego nazwiskiem. Mógł z łatwością przeskoczyć z akademii do pracy jako główny naukowiec w startupie technologicznym lub innym przedsięwzięciu komercyjnym. Ale wydaje się to mało prawdopodobne. Jego związki z Instytutem są głębokie: prawie całe swoje dorosłe życie spędził w MIT, a jego troje dzieci – wszyscy synowie – zapisało się na studia (dwoje już ukończyło studia, a jedno jest teraz). Co ważniejsze, jego rola pozwala mu realizować swoje pasje w projektowaniu maszyn. Co trzy lata staram się jak diabli wydostać się stąd, mówi. Ale wracam, bo to świetna zabawa.

ukryć