Maailman väestön kasvun ja talouden kehityksen myötä sähkönkulutus kasvaa jatkuvasti. Keskimäärin joka 15. vuosi maailmassa kulutettu energian määrä kaksinkertaistuu. Kysynnän kasvaessa ja ympäristövaikutuksista huolimatta tarve vaihtoehtoisille uusiutuville energialähteille on yhä ilmeisempi.
Ehkä mielenkiintoisimpana mahdollisena vaihtoehtona ovat tutkimukset ihmiskehosta erityyppisten energioiden generaattorina.
Tämän lähestymistavan merkitys johtuu monista tekijöistä.
Ensinnäkin se on ympäristöystävällinen. Käytetään vain ihmisen tuottamaa lämpöenergiaa tai liikkumisen energiaa jokapäiväisissä olosuhteissa.
Toiseksi säästät aikaa ja resursseja energian varastointiin ja siirtoon hyödyllisiä sovelluksia varten.
Voimalaitoksen mies
Ensimmäinen tieteellinen tutkimus elävien organismien kyvystä tuottaa lämpöä ilmestyi 8. vuosisadalla. Italialainen tiedemies Luigi Galvani julkaisee vuonna 1791 25-vuotisen teoksensa, jonka aiheena on tutkielmat sähkön voimasta lihaksen liikkeessä, tulokset. Tutkimuskirja vahvisti, että elävässä organismissa on sähköä ja hermot toimivat eräänlaisena "sähköjohtimena".
Mainosvideo:
XX vuosisadalla tutkijat onnistuivat todistamaan, että ihmiskeho on "elävä voimalaitos", joka tuottaa sähköä jatkuvien kemiallisten reaktioiden seurauksena. Ja erillinen elektrofysiologian tiede kehitettiin.
Tunnetaan myös jonkinlainen jonkinlainen "energiakapasiteetti". Joten yhdellä hengityksellä generoidaan yksi wattia, ja rauhallisella askeleella voit antaa virran 60 watin hehkulampulle ja jopa puhelimeen. Lepoaikana henkilö tuottaa noin 100 wattia. Ja suurin energiantuotanto saavutetaan urheilun aikana - jopa 2000 wattia, esimerkiksi sprintissä.
Tähän mennessä on kehitetty erilaisia tekniikoita lämmön keräämiseen ihmiskehosta ja laitteita ihmisen lataamiseksi, jotka voidaan jakaa ehdollisesti laitteisiin energian keräämistä varten koko ihmisryhmälle ja laitteita yksilölliseen käyttöön.
Passiivinen lämpö
Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa käytetään jo energiatehokkaita koteja, joissa ihmisten ja kodinkoneiden tuottama lämpö kulutetaan itse rakennuksen lämmitykseen. Tämä tehdään lämmöneristyksen, ulkoisen ilmanvaihdon puuttumisen vuoksi rakenteessa ja asentamalla lämmön talteenottolaite sen siirtämiseksi lämmönjakelujärjestelmään. Näin asukkaat voivat säästää lämmityksessä jopa 90%.
Ranskassa rakennuksen passiivinen lämmitys mahdollistaa 17 asunnon toimittamisen "elävällä" lämmöllä. Tätä varten Pariisin asuntolatoimisto Paris Habitat käyttää lämpöä rakennuksen alla kulkevien metromatkustajien ruumista. Lämmin ilma kuljetetaan putkien kautta lämmönvaihtimiin, jotka itse lämmittävät.
Tukholman keskusaseman päärakennuksessa tehtiin onnistunut koe, joka on varustettu erityisillä lämmönvaihtimilla. Laitteet keräävät aseman vierailijoiden tuottaman lämmön ja siirtävät sen veden lämmittämiseen viereisen 13-kerroksisen rakennuksen lämmittämiseksi, jonka ala on 28 tuhatta neliömetriä. Karkeiden arvioiden mukaan järjestelmä voi säästää jopa 25% rakennuksen lämmitykseen käytetystä energiasta.
Massienergia
Toinen lupaava tekniikka on energian kerääminen ihmisvirrasta. Japanin East Japan Railway Company päätti käyttää vierailijaryhmiä lupaavana generaattorina. Tokio-metroasemalle sijoitettiin pietsosähköisillä elementeillä varustetut kääntölaitteet, joissa sadat tuhannet ihmiset kulkevat päivittäin. Kääntyvälle lähestyessä vierailijat astuvat lattiaan asennettujen pietsosähköisten elementtien päälle ja lähettävät siten energiaa kehonsa paineesta.
Alankomaissa generaattorin ovet on asennettu Natuurcafe La Port -ostoskeskuksen sisäänkäynnille. Täällä push-tehoste toimii. Yksi tällainen laite tuottaa jopa 4600 kWh vuodessa.
Vilkkaimpia ihmisvirtoja löytyy maailman suurten kaupunkien pääkaduilta, joilla jalankulkijat askelevat keskimäärin 50 tuhatta askelta päivässä. Brittiläinen insinööri Lawrence Camball-Cook keksi, kuinka tätä voidaan käyttää päällystyslevyjen kanssa. Erityisesti suunnitellut taipuisat materiaalit laatat taipuvat hieman painettaessa. Joten on mahdollista käyttää ihmisen kineettistä energiaa, joka muuntuu sähköksi. Se on tarkoitettu valaisemaan kadut, bussipysäkit ja vitriinit. Innovatiivinen tuote on jo testattu Lontoon olympialaisissa vuonna 2012, kun kahden viikon aikana saatiin 20 miljoonaa joulea energiaa.
Urheilun energiaa
Ihmisten liikkumisen energian muuntamismenetelmissä työskentelevät insinöörit eivät selvästikään voineet kulkea liikunnan ja urheilun kautta. Yksi ensimmäisistä hankkeista tällä alueella oli Sport Art -pyöräpyörät, joissa on muuntajan rooli. Ne on varustettu energiamuuntimella, joka tuottaa 120 voltin virran ja syöttää sen suoraan verkkoon. Yhdellä tällaisen simulaattorin harjoittelujaksolla on mahdollista saada 400-800 wattia energiaa. Tämä lataa kahvinkeittimen, pari televisiota ja kannettavaa tietokonetta. Laitteessa on jopa mobiilisovellus, joka laskee tuotetun energian määrän.
Teknologisia keksintöjä on myös enemmän, esimerkiksi Socceket-jalkapallo, joka muuntaa iskun kineettisen energian sähköksi. Iskun hetkellä tuotettu energia siirretään heilurimaiseen mekanismiin, joka käyttää generaattoria. Generaattori puolestaan tuottaa ja varastoi sähköä. Pallon teho on kuusi wattia, joka riittää LED-pöytävalaisimen tai muun pienen laitteen virran syöttämiseen.
Akku mies
Lähes kaikkien tasku-laitteiden käyttäjien unelma on kävellä kadulla ja älypuhelin ladataan ilman lisäakkuja. Tätä ajatusta ei ole vielä toteutettu täysin, mutta tutkijat siirtyvät vähitellen tähän suuntaan.
Korean tutkijat ovat kehittäneet joustavan generaattorin, jonka koko on 10 x 10 senttimetriä ja joka pystyy lataamaan kuntorannekkeita. Energiaa tuottaa ihmisen kehon ja ympäristön lämpötilaero. Generaattori tuottaa jopa 40 milliwattia energiaa.
Vastaavan tekniikan esitti sveitsiläinen älykellojen valmistaja Sequent. Kello toimii heiluttamalla kättä kävellessä. Eikä tämä ole "itsesyöttö" -mekanismi. Jousen sijaan siihen asennetaan generaattori, joka muuntaa kuorman tärinät sähköksi.
Vanderbiltin yliopiston tutkijat ovat keksineet elementin, joka mahdollistaa sähkövirtojen tuottamisen millä tahansa ihmisen liikkeellä. Laite on kooltaan pieni ja voidaan sijoittaa suoraan vaatteisiin. Sen uutuus on, että pienimpienkin liikkeiden energia kerätään, ts. Taajuuksilla jopa 0,01 Hz, ja sitä syntyy jatkuvasti.
Juuri tällä tekniikalla on suurin kasvupotentiaali älypuhelimen lataamiseen tien päällä. Laitteiden lataamisen lisäksi tutkijat näkevät enemmän poikkeuksellisia mahdollisuuksia: esimerkiksi vaatteita, joissa on sisäänrakennetut raidat ja erityinen neste, jonka avulla värit ja kuviot voidaan muuttaa älypuhelimen avulla.
Yleismaailmallista kehitystä on jo tapahtunut. Esimerkiksi pietsosähköinen kalvo, jota voidaan käyttää energian varastointiin näppäimistölle kirjoitettaessa. Tai kävellessä, jos sellainen kalvo asetetaan vaatteisiin.