С увеличаването на световното население и развитието на икономиката нивото на потребление на електроенергия непрекъснато се увеличава. Средно на всеки 15 години количеството консумирана енергия в света се удвоява. С увеличаването на търсенето и опасенията относно въздействието върху околната среда, все по-очевидна е нуждата от алтернативни възобновяеми енергийни източници.
Може би най-интересното като възможна алтернатива са изследванията на човешкото тяло като генератор на различни видове енергия.
Уместността на този подход се дължи на редица фактори.
Първо, е екологично чист. Използва се само топлинна енергия или кинетична енергия на движение, произведена от човек в ежедневни условия.
Второ, спестяване на време и ресурси за съхранение и пренос на енергия за полезни приложения.
Човек на електроцентралата
Първото научно проучване за способността на живите организми да генерират топлина се появява през 8 век. През 1791 г. италианският учен Луиджи Галвани публикува резултатите от своята 25-годишна работа, озаглавена Трактати за силата на електричеството в мускулното движение. Трактатът потвърди, че електричеството присъства в жив организъм, а нервите служат като вид „електрически проводници“.
Промоционално видео:
През XX век учените успяват да докажат, че човешкото тяло е "жива електроцентрала", която генерира електричество в резултат на непрекъснати химически реакции. И беше разработена отделната наука за електрофизиологията.
Известен е и един вид "енергиен капацитет" на човек. Така с един дъх се генерира един ват и със спокойна стъпка можете да захранвате 60-ватова крушка и дори телефон. По време на почивка човек генерира около 100 вата. А най-голямото производство на енергия се постига по време на спорт - до 2000 вата, например, при спринтиране.
Към днешна дата са разработени различни технологии за натрупване на топлина от човешкото тяло и устройства за презареждане от човек, които могат условно да бъдат разделени на устройства за събиране на енергия за цяла група хора и джаджи за индивидуална употреба.
Пасивна топлина
В Европа и Северна Америка вече се използват енергийно ефективни домове, където топлината, генерирана от хора и домакински уреди, се изразходва за отопление на самата сграда. Това се прави поради топлоизолация, липсата на външна вентилация в структурата му и чрез инсталиране на устройство за рекуперация на топлина, което да го прехвърли в системата за подаване на топлина. По този начин жителите могат да постигнат спестявания при отопление до 90%.
Във Франция пасивното отопление на сграда позволява 17 апартамента да бъдат снабдени с „жива“топлина. За това социалната жилищна агенция Paris Habitat използва топлината на телата на пътниците на метрото, минаващи под сградата. Топлият въздух се транспортира през тръби до топлообменници, които отопляват самата сграда.
Успешен експеримент беше проведен в основната сграда на Централна гара на Стокхолм, която е оборудвана със специални топлообменници. Устройствата събират топлината, генерирана от посетителите на станцията и я пренасят при загряване на водата, за да отопляват съседната 13-етажна сграда с площ от 28 хиляди квадратни метра. Според грубите оценки системата може да спести до 25% от енергията, използвана за отопление на сграда.
Масова енергия
Друга обещаваща технология е събирането на енергия от потока на хора. Японската железопътна компания в Източна Япония реши да използва групите посетители като обещаващ генератор. Турнилетите с пиезоелектрически елементи бяха поставени на гарата в метрото в Токио, където всеки ден преминават стотици хиляди хора. Когато се приближават до турникета, посетителите стъпват на пиезоелектрическите елементи, монтирани в пода и по този начин предават енергия от налягането на телата им.
В Холандия на входа на търговския център Natuurcafe La Port са монтирани генераторни врати. Тук работи ефектът на натискане. Едно такова устройство произвежда до 4600 кВтч годишно.
Най-натоварените потоци от хора се намират по главните улици на големите градове в света, където средно пешеходците правят 50 хиляди стъпки на ден. Британският инженер Лорънс Камбол-Кук измисли как да използва това с тротоарни плочи. Специално проектирани гъвкави материали плочки леко се огъват при натискане. Така че е възможно да се използва кинетичната енергия на човек, която се преобразува в електричество. Тя е насочена към осветление на улици, автобусни спирки и витрини. Иновативният продукт вече е тестван на Олимпийските игри в Лондон през 2012 г., когато за две седмици бяха получени 20 милиона джаула енергия.
Спортна енергия
Инженерите, работещи по методи за преобразуване на енергията на движение на хората, очевидно не можеха да преминат от физическото възпитание и спорта. Един от първите проекти в тази област бяха упражненията Sport Art велосипеди, които играят ролята на трансформатор. Те са оборудвани с преобразувател на енергия, който генерира ток от 120 волта и го подава директно в мрежата. За един тренировъчен цикъл на такъв симулатор е възможно да се получат от 400 до 800 вата енергия. Това ще зарежда кафе машината, няколко телевизора и лаптопи. Устройството дори има мобилно приложение, което изчислява количеството произведена енергия.
Съществуват и повече технологични изобретения, например футболната топка Socceket, която преобразува кинетичната енергия на въздействието в електричество. В момента на удара генерираната енергия се прехвърля в механизъм, подобен на махало, който задвижва генератор. Генераторът от своя страна произвежда и съхранява електричество. Топката има мощност от шест вата, достатъчна за захранване на LED лампа за маса или друго малко устройство.
Човек с батерия
Мечтата на почти всички потребители на джобни джаджи е да се разхождате по улицата и вашият смартфон се зарежда без допълнителни батерии. Тази идея все още не е напълно реализирана, но учените постепенно се движат в тази посока.
Корейските учени са разработили гъвкав генератор с размери 10 на 10 сантиметра, способен да презарежда фитнес гривни. Енергията се генерира от разликата в температурата между човешкото тяло и околната среда. Генераторът произвежда до 40 миливата енергия.
Подобна технология беше представена от швейцарския производител на умни часовници Sequent. Часовникът работи, като размахва ръката, докато ходи. И това не е механизъм за „самозахранване“. Вместо пружина там е инсталиран генератор, който преобразува вибрациите на товара в електричество.
Изследователи от университета Вандербилт са измислили елемент, който позволява да се произвеждат електрически токове от всяко човешко движение. Устройството е с малки размери и може да бъде поставено директно върху дрехи. Новостта му е, че енергията дори на най-малките движения се събира, тоест на честоти до 0,01 Hz и тя се генерира непрекъснато.
Именно тази технология има най-голям потенциал за разрастване, за да презаредите вашия смартфон в движение. Но, в допълнение към зареждането на джаджи, учените виждат и по-изключителни възможности: например дрехи с вградени ивици и специална течност, която ще позволи промяна на цветовете и шарките с помощта на смартфон.
Вече има универсални разработки. Например, пиезоелектричен филм, който може да се използва за съхраняване на енергия, когато пишете на клавиатура. Или при ходене, ако такъв филм е поставен върху дрехи.
