Hogyan legyünk minierőművek?

Hátizsák, térdrögzítő, focilabda, cipő és járólap - csak néhány a számtalan  új találmány közül, amelyek segítségével testünk mozgási energiáját elektromos árammá tudjuk majd alakítani.

Hogyan legyünk minierőművek?

1. oldal

Bár a Mátrix című filmben vázolt világ egyáltalán nem tűnik vonzónak, tény és való, hogy az emberi test jelentős mennyiségben termel olyan energiát, amelyet végül nem használ fel. A kutatókat régóta foglalkoztatja, hogyan lehetne ezeket a forrásokat hasznos célokra fordítani, így például elektromos energiává alakítva különféle készülékeink működtetésére használni.

Az ezzel a céllal fejlesztett technológiák jelentős része a piezoelektromosság jelenségére épül. Pierre és Jacques Curie 1880-ban fedezte fel egy kísérlet során, hogy bizonyos fajta kristályok összenyomásával elektromos feszültség gerjeszthető. A kvarc, a cink-oxid vagy a titán-dioxid töltéseloszlása ugyanis a kristályszerkezet deformálódásának hatására módosul. A jelenséget kihasználva öngyújtók és gázgyújtók, kisméretű generátorok, vagy éppen gyújtószerkezetek hozhatók létre lövedékek számára.

Henry Sodano, a Floridai Egyetem anyagmérnöke tíz éve kutatja, hogyan lehetne a piezoelektromosság segítségével kiaknázni az emberi test mozgása során termelődő energiákat. Létrehozott többek közt egy olyan hátizsákot is, amelynek vállpántjai egy piezoelektromos tulajdonságokkal rendelkező anyagból készültek, így a táska fel-le himbálózása során újra és újra megnyúlnak, elektromosságot generálva közben. Az elképzelés szerint a hosszabb túrák során a kirándulók ezzel az energiával működtethetik vagy tölthetik fel kisebb készülékeiket.

A hasonló megoldásokra óriási igény mutatkozik a fegyveres testületek részéről. A terepen tartózkodó katonák számára nagy gondot jelent, hogy a felszerelésükhöz tartozó egyre több elektromos kütyüket működőképes állapotban tartsák. Sodano elmondása szerint ez egy komolyabb küldetésen fejenként közel 13 kilogrammnyi akkumulátor vagy elem cipelését jelenti, és persze ezen kívül még a többi felszerelést is hordozni kell. Egy testmozgást elektromos energiává alakító rendszerrel viszont a súly jelentős része megspórolható lenne. A speciális hátizsák egyelőre a fejlesztés fázisában van, így jelenleg még nem kapható kereskedelmi forgalomban, de biztosan lesz rá igény, ha elkészül.

Max Donelan, a kanadai Simon Fraser Egyetem orvosbiológiai mérnöke egy kicsit más oldalról közelíti meg a problémát. A szakértő, aki egyben a Bionic Power nevű cég kutatási igazgatójának tisztjét is ellátja, egy olyan térdízületre csatolható brace fejlesztésébe kezdett 2007-ben, amely egy aprócska generátor segítségével képes a láb mozgásából elektromos energiát termelni. Donelan elmondása szerint a rendszerrel egy perc sétálással megtermelhető annyi energia, amennyi egy harminc perces telefonbeszélgetés lefolytatását fedezni képes. A Bionic Power már mind a kanadai, mind az amerikai fegyveres erőkkel szerződést kötött a termék ügyében, de a technológia még legalább két évnyire van attól, hogy élesben is bevethető legyen.

„Ha energiát akarunk kinyerni a testből, célszerű annak saját erőműveihez fordulni” – mondja Donelan, a térdízület mozgatásában részt vevő erőteljes izmokra utalva. A szakértő szerint találmánya leginkább a hibrid autók regeneratív fékrendszeréhez hasonlít. A hagyományos gépkocsikban a fékezés során a mozgási energia hőenergiává alakul át, és egyszerűen elvész, a hibrid autók fékrendszere viszont egy generátort hajt meg, így az energia egy része visszakerül a villanymotor akkumulátorába.

A szénszálas térdrögzítő a generátorral és a hozzá tartozó akkumulátorral együtt nagyjából ezer dollár körüli áron lesz kapható. Ez a polgári felhasználóknak talán túlságosan borsos összegnek tűnhet, de a katonaságnak valószínűleg nagyon is meg fogja érni, főleg ha hozzávesszük, hogy ahhoz, hogy ma egy 30 centes ceruzaelem eljusson az Egyesült Államokból Afganisztánba, összesen csaknem 30 dollárnyi összeget kell ráfordítani az akcióra.

2. oldal

Ez a fajta energiatermelés számos előnnyel rendelkezik a megújuló energiák más formáival szemben. Katasztrófahelyzetek idején vagy megbízható áramhálózattal nem rendelkező fejlődő országok területén különösen hasznos lehet, akár kommunikációs eszközök feltöltésére, akár vakcinák hűtésére kell az energia. És hogy ilyen módon bárki beszállhat az áramtermelésbe, azt az Uncharted Play nevű játékgyártó cég demonstrálta speciális focilabdájával, amely a nap folyamán egy belé rejtett giroszkóp révén gyűjti magába a mozgásból fakadó energiát, estére pedig a LED-es égőt lehet rádugni, így lámpaként lesz használható, vagy pedig egy másik csatlakozóval kisebb készülékeinket tölthetjük fel vele. Ez a projekt jelenleg már a kipróbálás fázisában jár, Brazília, Mexikó és az Afrika elmaradottabb területein tesztelik a prototípusokat, és közben folyamatosan befektetőket keresnek, illetve a Kickstarteren is zajlik egy kampányuk.

Bár a hasonló technológiák nagy méretekben kevéssé hatékonyak, lekicsinyítve annál jobban működnek. A piezoelektromos rendszerek nanoméretekben is üzemelnek, így általuk minden korábbinál hatékonyabb és praktikusabb orvosi implantátumok gyárthatók, mondja Amir Manbachi, a Torontói Egyetem biomérnöke. A szívritmus-szabályozót vagy a cochleaimplantátumot nem kell külső áramforrással ellátni, vagy időről időre „elemcsere” miatt megműteni a beteget, ha a páciens szervezete által megtermelt mozgási energia is fedezni képes ezek működtetését. Egyszerűen nem áll rendelkezésünkre olyan elem, amely húsz évig működőképes tudna maradni, mondja Manbachi. Valahogy máshogy kell tehát megoldani ezen készülékek energiaellátását, hogy ne kelljen pár évente invazív műtéteknek kitenni a pácienseket.

Ami működik a harcmezőn vagy az egészségügyben, az persze nem feltétlenül tűnik hasonlóan praktikusnak a mindennapi életben. Ahogy Donelan is elmondta, ezek a megoldások az orvosláson kívül kizárólag az olyan területeken lesznek versenyképesek, ahol nem megoldott az áramellátás. Valószínűtlennek tűnik tehát, hogy a fejlett országok lakói a speciális térdrögzítőben indulnak majd nagyvárosi kocogásaikra, csak azért, hogy később erről töltsék fel telefonjukat. Megszállott, ugyanakkor a civilizációtól elszakadni nem kívánó túrázók esetében azonban látunk némi fantáziát a dologban.

Arra is akadnak kísérletek, hogy az emberek által termelt mozgási energia némileg nagyobb léptékben kerüljön átalakításra. Egy londoni cég, a Pavegen például olyan járólapokat gyárt, amelyek a járókelők lépteiből képesek áramot termelni. Laurence Kemball-Cook vezérigazgató 2009-ben alapította a céget, és bár arról nem kívánt részletesen beszélni, hogyan is működik az általuk kiötlött technológia, annyit elárult, hogy rendszerük piezoelektromos és más energiakinyerő módszerek keverékéből épül fel.

A 2012-es olimpia alatt a Pavegen a londoni metróban helyezte el járólapjait, és összesen egymillió lépés energiáit csapolták meg, ami durván 1,2 kilowattórányi elektromos energia előteremtését jelentette. Ez egy hagyományos, 100 wattos izzó félnapi működtetésére elegendő.

A találmány némiképp meggyőzőbb teljesítményt tudott felmutatni egy zenei fesztiválon. A 2011-es eseményen 250 ezer lépést sikerült „begyűjteni”, és a befolyt energiából ezer fesztiválozó telefonjának feltöltéséről gondoskodtak a cég honlapján található információk szerint, bár arról nem szól a fáma, hogy pontosan mennyi energia termelődött ilyen módon. Következő lépésként egy szingapúri szabadtéri koncert táncoló közönségének lépéseit használnák fel hasonló módon, részben (Kemball-Cook elmondása szerint túlnyomó részben) a kinyert energiából fedezve az esemény levezényléséhez szükséges áramot.

A léptek energiáját persze nem csak talajba épített rendszerek segítségével lehet kiaknázni. Tom Krupenkin, a Wisconsini Egyetem mérnöke egy hasonlóan működő, de cipőbe installálható technológián dolgozik: a feltaláló elmondása szerint egy ilyen lábbelit használva két óra sétával feltölthető lesz egy átlagos okostelefon. A kutató úgy nyilatkozott, hogy már jelenleg is tárgyalnak egy nagy cipőgyártó céggel, így a kész termék egy-két éven belül piacra kerülhet.

A test által termelt energia kiaknázása persze hatékonyságában sosem kelhet versenyre a szél- vagy naperőművekkel, de nem is ez a cél. Donelan szerint egy nagyon fontos szerepe mindenképpen lehet a hasonló technológiáknak: ráébreszthetnek minket arra, hogy mennyivel több áramot használunk a mindennapokban annál, mint amennyit saját testünk révén elő tudnánk teremteni, és így talán elkezdünk tudatosabban figyelni arra, hogy mennyi elektromos energiát is fogyasztunk.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward