S rastom svetovej populácie a rozvojom ekonomiky neustále narastá spotreba elektrickej energie. V priemere každých 15 rokov sa množstvo energie spotrebovanej vo svete zdvojnásobuje. S rastúcim dopytom as obavami o vplyv na životné prostredie sa stáva čoraz zrejmejšia potreba alternatívnych obnoviteľných zdrojov energie.
Asi najzaujímavejšou možnou alternatívou sú štúdie ľudského tela ako generátora rôznych druhov energie.
Relevantnosť tohto prístupu je spôsobená množstvom faktorov.
Po prvé, je šetrný k životnému prostrediu. Používa sa iba tepelná energia alebo kinetická energia pohybu, ktorú človek vytvára v každodenných podmienkach.
Po druhé, šetrenie času a zdrojov na ukladanie a prenos energie pre užitočné aplikácie.
Elektráreň Man
Prvá vedecká štúdia o schopnosti živých organizmov vytvárať teplo sa objavila v 8. storočí. V roku 1791 taliansky vedec Luigi Galvani zverejňuje výsledky svojej 25-ročnej práce s názvom Poklady o sile elektriny vo svalovom hnutí. Pojednanie potvrdilo, že v živom organizme je prítomná elektrina a nervy slúžia ako druh „elektrických drôtov“.
Propagačné video:
V XX storočí sa vedcom dokázalo, že ľudské telo je „živá elektráreň“, ktorá v dôsledku nepretržitých chemických reakcií vyrába elektrinu. Bola vyvinutá samostatná veda o elektrofyziológii.
Je známy aj druh „energetickej kapacity“človeka. Jediným dychom sa vygeneruje jeden watt a pokojným krokom môžete napájať 60 wattovú žiarovku a dokonca aj telefón. Počas odpočinku človek generuje asi 100 wattov. A najväčšia produkcia energie sa dosahuje pri športe - napríklad do 2 000 W, napríklad pri sprinte.
Doteraz boli vyvinuté rôzne technológie na akumuláciu tepla z ľudského tela a zariadenia na dobíjanie od človeka, ktoré možno podmienečne rozdeliť na zariadenia na zhromažďovanie energie pre celú skupinu ľudí a prístroje na individuálne použitie.
Pasívne teplo
V Európe a Severnej Amerike sa už využívajú energeticky úsporné domácnosti, kde teplo generované ľuďmi a domácimi spotrebičmi sa vynakladá na vykurovanie samotnej budovy. Deje sa tak kvôli tepelnej izolácii, neprítomnosti vonkajšej ventilácie v jej štruktúre a inštalácii zariadenia na rekuperáciu tepla na jeho prenos do systému dodávky tepla. Obyvatelia tak môžu dosiahnuť úspory na vykurovaní až 90%.
Vo Francúzsku umožňuje pasívne vykurovanie budovy zásobovanie 17 bytov „živým“teplom. Agentúra sociálneho bývania Paris Habitat na tento účel využíva teplo orgánov cestujúcich metra, ktoré prechádzajú pod budovou. Teplý vzduch sa privádza potrubím do výmenníkov tepla, ktoré ohrievajú samotnú budovu.
Úspešný experiment sa uskutočnil v hlavnej budove hlavnej stanice v Štokholme, ktorá je vybavená špeciálnymi výmenníkmi tepla. Zariadenia zhromažďujú teplo generované návštevníkmi stanice a prenášajú ich na ohrev vody na ohrev susednej 13-podlažnej budovy s rozlohou 28 tisíc metrov štvorcových. Podľa hrubých odhadov môže systém ušetriť až 25% energie použitej na vykurovanie budovy.
Hmotnosť energie
Ďalšou sľubnou technológiou je zhromažďovanie energie z toku ľudí. Japonská železničná spoločnosť vo východnom Japonsku sa rozhodla využiť skupiny návštevníkov ako sľubného generátora. Turnikety s piezoelektrickými prvkami boli umiestnené na stanici v tokijskom metre, kde každý deň prechádzajú stovky tisíc ľudí. Pri priblížení sa k turniketu vstúpia návštevníci na piezoelektrické prvky inštalované v podlahe a prenášajú tak energiu z tlaku na ich telá.
V Holandsku boli dvere generátora nainštalované pri vchode do nákupného centra Natuurcafe La Port. Tu funguje push efekt. Jedno takéto zariadenie produkuje až 4600 kWh ročne.
Najrušnejšie prúdy ľudí sa nachádzajú na hlavných uliciach veľkých miest na svete, kde chodci v priemere podnikajú 50 000 krokov denne. Britský inžinier Lawrence Camball-Cook prišiel na to, ako to použiť s dlažbovými doskami. Špeciálne navrhnuté pružné dlaždice sa pri stlačení mierne ohnú. Je teda možné použiť kinetickú energiu človeka, ktorý sa premieňa na elektrinu. Zameriava sa na osvetlenie ulíc, autobusových zastávok a výloh. Tento inovatívny produkt bol testovaný už na olympijských hrách v Londýne v roku 2012, keď sa za dva týždne získalo 20 miliónov joulov energie.
Športová energia
Inžinieri pracujúci na metódach premeny energie pohybu ľudí, samozrejme, nemohli absolvovať telesnú výchovu a šport. Jedným z prvých projektov v tejto oblasti boli športové bicykle Sport Art, ktoré zohrávajú úlohu transformátora. Sú vybavené meničom energie, ktorý generuje prúd 120 voltov a dodáva ho priamo do siete. Pre jeden tréningový cyklus na takomto simulátore je možné získať 400 až 800 wattov energie. Tým sa nabije kávovar, niekoľko televízorov a notebookov. Zariadenie má dokonca aj mobilnú aplikáciu, ktorá počíta množstvo vyrobenej energie.
Existuje aj viac technologických vynálezov, napríklad futbalový loptu Socceket, ktorý premieňa kinetickú energiu nárazu na elektrinu. V okamihu nárazu sa generovaná energia prenesie na kyvadlový mechanizmus, ktorý poháňa generátor. Generátor zase vyrába a ukladá elektrinu. Lopta má výkon šiestich wattov, čo je dosť na napájanie stolovej lampy LED alebo iného malého zariadenia.
Batéria muž
Snom takmer všetkých používateľov vreckových pomôcok je ísť pešo po ulici a smartfón sa nabíja bez ďalších batérií. Táto myšlienka ešte nebola úplne realizovaná, ale vedci sa týmto smerom postupne posúvajú.
Kórejskí vedci vyvinuli flexibilný generátor s rozmermi 10 x 10 centimetrov, ktorý je schopný nabíjať fitness náramky. Energia je generovaná rozdielom teploty medzi ľudským telom a prostredím. Generátor produkuje až 40 miliwattov energie.
Podobnú technológiu predstavil švajčiarsky výrobca inteligentných hodiniek Sequent. Hodiny fungujú tak, že pri chôdzi mávajú rukou. A nejde o mechanizmus samoobsluhy. Namiesto pružiny sa tam inštaluje generátor, ktorý prevádza vibrácie záťaže na elektrinu.
Vedci z Vanderbilt University vynašli prvok, ktorý umožňuje produkovať elektrické prúdy akýmkoľvek ľudským hnutím. Prístroj je malej veľkosti a dá sa umiestniť priamo na odev. Jeho novinkou je, že energia aj tých najmenších pohybov sa zhromažďuje, to znamená pri frekvenciách do 0,01 Hz a vytvára sa nepretržite.
Je to táto technológia, ktorá má najväčší potenciál rastu, aby sa váš smartphone mohol nabíjať aj na cestách. Vedci však okrem nabíjania miniaplikácií vidia aj mimoriadne možnosti: napríklad oblečenie so vstavanými pruhmi a špeciálnu tekutinu, ktorá vám umožní meniť farby a vzory pomocou smartfónu.
Už existuje univerzálny vývoj. Napríklad piezoelektrický film, ktorý možno použiť na ukladanie energie pri písaní na klávesnici. Alebo pri chôdzi, ak je taký film položený na oblečenie.