Spacer naładuje akumulatory

Skoro auta elektryczne mogą, hamując, odzyskiwać prąd, dlaczego nie spróbować tego z ludźmi? Energii wystarczy do zasilenia komórek, oświetlenia i implantów medycznych

Aktualizacja: 08.02.2008 14:02 Publikacja: 07.02.2008 23:26

Spacer naładuje akumulatory

Foto: Rzeczpospolita

Ludzki organizm to fantastyczne źródło energii: przeciętnie zbudowany człowiek mieści jej tyle co ważący 1000 kilogramów akumulator. Trzeba tylko energię chemiczną zamienić na elektryczną – przekonują na łamach dzisiejszego „Science” inżynierowie z Kanady i USA. Zbudowali oni zakładany na nogę generator wykorzystujący energię chodzenia.

Prototyp jest na razie ciężki (waży 1,6 kg), ale technicy obiecują, że uda się go zmniejszyć. Co najważniejsze, podczas normalnego chodzenia z generatorami na obu kolanach ochotnicy produkowali ok. 5 W – bez zwiększonego wysiłku. To wystarczy, żeby zasilać nawet dziesięć telefonów komórkowych naraz – piszą w „Science” dr Max Donelan z Simon Fraser University (z zespołem), dr Douglas Weber z Wydziału Medycznego University of Pittsburgh oraz dr Arthur Kuo z University of Michigan.

Ogólna zasada działania urządzenia przypomina nieco dynamo. Jak przyznaje dr Kuo, pomysł należy do tych kategorii, które dają się narysować w barze na papierowej serwetce. Problemem nie była tu bowiem sama produkcja energii, ale takie skonstruowanie urządzenia, aby człowiek nie odczuwał dodatkowego oporu podczas chodzenia.

To urządzenie może się przydać podróżnikom do zasilania elektronicznych gadżetów

Tu naukowcy „ściągnęli” trochę z rozwiązań stosowanych w samochodach elektrycznych. Mają one możliwość odzyskiwania energii podczas hamowania (tzw. hamowanie regeneracyjne). Jak to przełożyć na funkcjonowanie ludzkiego organizmu? – Energię można zebrać z różnych miejsc ciała, a potem wykorzystać ją do produkcji elektryczności. Ale kolano to chyba najlepsze takie miejsce – tłumaczy dr Kuo. – Uznaliśmy, że gdy podczas chodzenia hamujemy ruch nogą pod koniec każdego kroku, większość tej energii jest po prostu tracona.

Stąd pomysł, aby zamiast uruchamiać generator na stałe – jak dynamo na kole roweru, włączać go na krótki czas, gdy i tak „marnujemy” energię. W ten sposób mięśnie praktycznie nie odczują produkcji elektryczności jako dodatkowego oporu do pokonania. Koncepcję przetestowano na sześciu ochotnikach, którzy spacerowali szybkim krokiem (1,5 metra na sekundę) na ruchomej bieżni. Aby wyprodukować energię elektryczną o mocy jednego wata, potrzebny był nieznaczny dodatkowy wysiłek (mniej niż 1 W). Dla porównania, aby wyprodukować wat energii elektrycznej w generatorze na korbkę, człowiek musi „wydać” ponad 6 watów.

Aby uruchamiać i odłączać generator, gdy jest to pożądane, inżynierowie posłużyli się prostym potencjometrem ustalającym kąt zgięcia i ruchu kolana. Generator, przymocowany do ortopedycznej ortezy, uruchamiany jest zaś przez sprzęgło. Dzięki temu urządzenie nie stawia oporu, gdy musimy wydatkować energię, a włącza się, gdy mamy jej nadmiar. Przekładnia z zębatkami działa w podobny sposób co przerzutka – jej zadaniem jest zamiana powolnego ruchu o dużym momencie obrotowym na szybszy ruch napędzający generator.

Zastosowania zakładanego na kolano generatora są bardzo szerokie – twierdzą pomysłodawcy. Mówią o implantach medycznych, pompach insulinowych, protezach kończyn wymagających zasilania. Komercyjne wersje przydałyby się podróżnikom – do ładowania elektronicznych urządzeń. Tego typu sprzęt prawdopodobnie trafi jednak najpierw do wojska – jego wdrażaniem zajmuje się współpracująca z naukowcami kanadyjska firma Bionic Power.

Uzyskiwana z ludzkich mięśni energia jest całkowicie ekologiczna

Zwykła prądnica na korbkę potrafi co prawda naładować latarkę czy radio, a ostatnio nawet telefon komórkowy, ale jest bardzo nieefektywna, a do tego wymaga poświęcenia się tej jednej czynności. Lepiej byłoby produkować energię elektryczną podczas działań, które i tak wykonujemy, np. chodzenia – uważają autorzy artykułu w “Science”. I podkreślają, że pomysły na spożytkowanie energii mięśni i wymianę jej na prąd nie są nowe. Dziś najpopularniejsze są specjalne podeszwy butów z wbudowanymi sprężynami. Ich wydajność jest niska – poniżej 1 W. Mają jednak tę zaletę, że dostarczają energii zawsze, gdy chodzimy.

Znacznie więcej energii dostarcza najbardziej zaawansowane urządzenie tego rodzaju. Ważący aż 35 kg plecak, w którym porusza się na sprężynach odważnik, daje ok. 7,5 W podczas szybkiego chodzenia. Jeszcze większy jest produkujący energię elektryczną... chodnik uginający się pod krokami setek ludzi. Według pomysłu dwóch naukowców z Massachusetts Institute of Technology chodniki takie mogłyby być instalowane na dworcach czy stacjach metra, a posłużyłyby np. do oświetlenia.

Wszystkie te rozwiązania mają ważną wspólną cechę. Opierają się na metabolizmie ludzkiego organizmu, dostarczają zatem “zieloną”, ekologiczną, energię elektryczną.

-peka

Kanadyjskie laboratorium pracujące nad pomysłem www.sfu.ca/locomotionlab

Ludzki organizm to fantastyczne źródło energii: przeciętnie zbudowany człowiek mieści jej tyle co ważący 1000 kilogramów akumulator. Trzeba tylko energię chemiczną zamienić na elektryczną – przekonują na łamach dzisiejszego „Science” inżynierowie z Kanady i USA. Zbudowali oni zakładany na nogę generator wykorzystujący energię chodzenia.

Prototyp jest na razie ciężki (waży 1,6 kg), ale technicy obiecują, że uda się go zmniejszyć. Co najważniejsze, podczas normalnego chodzenia z generatorami na obu kolanach ochotnicy produkowali ok. 5 W – bez zwiększonego wysiłku. To wystarczy, żeby zasilać nawet dziesięć telefonów komórkowych naraz – piszą w „Science” dr Max Donelan z Simon Fraser University (z zespołem), dr Douglas Weber z Wydziału Medycznego University of Pittsburgh oraz dr Arthur Kuo z University of Michigan.

Pozostało 83% artykułu
Materiał Promocyjny
Kod Innowacji - ruszył konkurs dla firm stawiających na nowe technologie w komunikacji z konsumentami
https://track.adform.net/adfserve/?bn=77855207;1x1inv=1;srctype=3;gdpr=${gdpr};gdpr_consent=${gdpr_consent_50};ord=[timestamp]
Materiał Promocyjny
Polska na czele rewolucji technologii kwantowych
Nowe technologie
Niewykrywalny bombowiec strategiczny Sił Powietrznych USA odbył pierwszy lot
Nowe technologie
Co mówią kury? Naukowcy opracowali tłumacza, użyli sztucznej inteligencji
Materiał Promocyjny
Bank Pekao wchodzi w świat gamingu ze swoją planszą w Fortnite
Nowe technologie
Prof. Zybertowicz: AI może potraktować ludzkość jak budowniczy autostrad traktują mrowiska