Met de toename van de wereldbevolking en de ontwikkeling van de economie neemt het niveau van elektriciteitsverbruik voortdurend toe. Gemiddeld elke 15 jaar verdubbelt de hoeveelheid energie die in de wereld wordt verbruikt. Naarmate de vraag toeneemt en de bezorgdheid over de gevolgen voor het milieu toeneemt, wordt de behoefte aan alternatieve hernieuwbare energiebronnen steeds duidelijker.
Misschien wel het meest interessante als mogelijke alternatief zijn studies van het menselijk lichaam als generator van verschillende soorten energie.
De relevantie van deze benadering is te wijten aan een aantal factoren.
Ten eerste is het milieuvriendelijk. Alleen thermische energie of kinetische bewegingsenergie geproduceerd door een persoon in alledaagse omstandigheden wordt gebruikt.
Ten tweede: tijd en middelen besparen voor het opslaan en overdragen van energie voor nuttige toepassingen.
Power Plant Man
De eerste wetenschappelijke studie over het vermogen van levende organismen om warmte op te wekken, verscheen in de 8e eeuw. In 1791 publiceert de Italiaanse wetenschapper Luigi Galvani de resultaten van zijn 25-jarige werk getiteld Treatises on the Power of Electricity in Muscular Movement. De verhandeling bevestigde dat elektriciteit aanwezig is in een levend organisme, en de zenuwen dienen als een soort "elektrische draden".
Promotie video:
In de twintigste eeuw slaagden wetenschappers erin te bewijzen dat het menselijk lichaam een "levende energiecentrale" is, die als resultaat van continue chemische reacties elektriciteit opwekt. En de afzonderlijke wetenschap van elektrofysiologie werd ontwikkeld.
Een soort "energiecapaciteit" van een persoon is ook bekend. Dus met één ademhaling wordt één watt gegenereerd en met een rustige stap kun je een gloeilamp van 60 watt en zelfs een telefoon van stroom voorzien. Tijdens rust genereert een persoon ongeveer 100 watt. En de grootste energieproductie wordt behaald tijdens het sporten - tot 2000 watt, bijvoorbeeld tijdens het sprinten.
Tot op heden zijn er verschillende technologieën ontwikkeld voor de accumulatie van warmte van het menselijk lichaam en apparaten voor het opladen van een persoon, die voorwaardelijk kunnen worden onderverdeeld in apparaten voor het verzamelen van energie voor een hele groep mensen en gadgets voor individueel gebruik.
Passieve warmte
In Europa en Noord-Amerika worden al energiezuinige woningen gebruikt, waar de warmte van mensen en huishoudelijke apparaten wordt besteed aan het verwarmen van het gebouw zelf. Dit wordt gedaan vanwege thermische isolatie, de afwezigheid van externe ventilatie in de structuur en door een warmteterugwinningsapparaat te installeren om het over te brengen naar het warmtetoevoersysteem. Zo kunnen bewoners tot 90% besparen op verwarming.
In Frankrijk maakt passieve verwarming van een gebouw het mogelijk 17 appartementen te voorzien van "live" warmte. Hiervoor gebruikt de sociale huisvestingsmaatschappij Paris Habitat de warmte van de lichamen van de metropassagiers die onder het gebouw passeren. Warme lucht wordt via leidingen naar warmtewisselaars getransporteerd die het gebouw zelf verwarmen.
Een succesvol experiment werd uitgevoerd in het hoofdgebouw van Stockholm Central Station, dat is uitgerust met speciale warmtewisselaars. De apparaten verzamelen de warmte die wordt gegenereerd door de stationsbezoekers en dragen deze over aan het verwarmen van het water om het aangrenzende gebouw van 13 verdiepingen met een oppervlakte van 28 duizend vierkante meter te verwarmen. Volgens ruwe schattingen kan het systeem tot 25% besparen op de energie die wordt gebruikt voor het verwarmen van een gebouw.
Massa-energie
Een andere veelbelovende technologie is het verzamelen van energie uit de stroom van mensen. De Japanse East Japan Railway Company besloot de bezoekersgroepen als een veelbelovende generator te gebruiken. Op het station in de metro van Tokio werden tourniquets met piëzo-elektrische elementen geplaatst, waar elke dag honderdduizenden mensen passeren. Bij het naderen van het tourniquet stappen bezoekers op de piëzo-elektrische elementen die in de vloer zijn geïnstalleerd en zenden zo energie uit de druk van hun lichaam.
In Nederland zijn generatordeuren geplaatst bij de ingang van winkelcentrum Natuurcafe La Port. Dit is waar het push-effect werkt. Een van deze apparaten produceert tot 4600 kWh per jaar.
De drukste mensenstromen zijn te vinden in de hoofdstraten van grote steden ter wereld, waar voetgangers gemiddeld 50.000 stappen per dag zetten. De Britse ingenieur Lawrence Camball-Cook bedacht hoe je dit met straatstenen moest gebruiken. Speciaal ontworpen flexibele materiaaltegels buigen licht wanneer ze worden ingedrukt. Het is dus mogelijk om de kinetische energie van een persoon te gebruiken, die wordt omgezet in elektriciteit. Het is gericht op het verlichten van straten, bushaltes en etalages. Het innovatieve product is al getest op de Olympische Spelen in Londen in 2012, toen 20 miljoen joule energie werd verkregen in twee weken tijd.
Sportenergie
Ingenieurs die werkten aan methoden om de energie van beweging van mensen te transformeren, konden natuurlijk niet voorbijgaan aan lichamelijke opvoeding en sport. Een van de eerste projecten op dit gebied waren de Sport Art hometrainers, die de rol van transformator vervullen. Ze zijn uitgerust met een energieomvormer die een stroom van 120 volt opwekt en deze rechtstreeks aan het net levert. Voor één trainingscyclus op zo'n simulator is het mogelijk om van 400 tot 800 watt aan energie te halen. Hiermee worden de koffieautomaat, een paar tv's en laptops opgeladen. Het toestel heeft zelfs een mobiele app die de hoeveelheid geproduceerde energie berekent.
Er zijn ook meer technologische uitvindingen, bijvoorbeeld de Socceket-voetbal, die de kinetische energie van een botsing omzet in elektriciteit. Op het moment van de botsing wordt de opgewekte energie overgebracht naar een slingerachtig mechanisme dat een generator aandrijft. De generator produceert en slaat op zijn beurt elektriciteit op. De bal heeft een vermogen van zes watt, genoeg om een LED tafellamp of ander klein apparaat van stroom te voorzien.
Batterij man
De droom van bijna alle gebruikers van pocketgadgets is om over straat te lopen en je smartphone wordt opgeladen zonder extra batterijen. Dit idee is nog niet volledig gerealiseerd, maar wetenschappers gaan geleidelijk in deze richting.
Koreaanse wetenschappers hebben een flexibele generator ontwikkeld van 10 bij 10 centimeter, waarmee fitnessarmbanden kunnen worden opgeladen. Energie wordt gegenereerd door het temperatuurverschil tussen het menselijk lichaam en de omgeving. De generator produceert tot 40 milliwatt energie.
Een vergelijkbare technologie werd gepresenteerd door de Zwitserse smartwatch-fabrikant Sequent. De klok werkt door met de hand te zwaaien tijdens het lopen. En dit is geen "self-feed" -mechanisme. In plaats van een veer is daar een generator geplaatst die de trillingen van de belasting omzet in elektriciteit.
Onderzoekers van de Vanderbilt University hebben een element uitgevonden waarmee elektrische stromen kunnen worden geproduceerd door elke menselijke beweging. Het apparaat is klein van formaat en kan direct op kleding worden geplaatst. Het nieuwe is dat de energie van zelfs de kleinste bewegingen wordt verzameld, dat wil zeggen, bij frequenties tot 0,01 Hz, en deze wordt continu gegenereerd.
Het is deze technologie die het grootste potentieel heeft om te groeien om uw smartphone onderweg op te laden. Maar naast het opladen van gadgets zien wetenschappers meer buitengewone mogelijkheden: bijvoorbeeld kleding met ingebouwde strepen en een speciale vloeistof waarmee kleuren en patronen met een smartphone kunnen worden gewijzigd.
Er zijn al universele ontwikkelingen. Bijvoorbeeld een piëzo-elektrische film die kan worden gebruikt om energie op te slaan tijdens het typen op een toetsenbord. Of tijdens het lopen, als zo'n film op kleding wordt geplaatst.