Con l'aumento della popolazione mondiale e lo sviluppo dell'economia, il livello di consumo di elettricità è in costante aumento. In media, ogni 15 anni, la quantità di energia consumata nel mondo raddoppia. Con l'aumento della domanda e con le preoccupazioni per gli impatti ambientali, la necessità di fonti energetiche rinnovabili alternative sta diventando sempre più evidente.
Forse la più interessante come possibile alternativa sono gli studi sul corpo umano come generatore di vari tipi di energia.
La rilevanza di questo approccio è dovuta a una serie di fattori.
In primo luogo, è ecologico. Viene utilizzata solo l'energia termica o l'energia cinetica del movimento prodotta da una persona nelle condizioni quotidiane.
In secondo luogo, risparmiare tempo e risorse per immagazzinare e trasferire energia per applicazioni utili.
Power Plant Man
Il primo studio scientifico sulla capacità degli organismi viventi di generare calore apparve nell'VIII secolo. Nel 1791, lo scienziato italiano Luigi Galvani pubblica i risultati del suo lavoro di 25 anni intitolato Trattati sul potere dell'elettricità nel movimento muscolare. Il trattato ha confermato che l'elettricità è presente in un organismo vivente, e i nervi servono come una sorta di "fili elettrici".
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Nel XX secolo, gli scienziati sono riusciti a dimostrare che il corpo umano è una "centrale elettrica vivente", che genera elettricità come risultato di continue reazioni chimiche. E la scienza separata dell'elettrofisiologia è stata sviluppata.
È anche nota una sorta di "capacità energetica" di una persona. Quindi, con un respiro, viene generato un watt e, con un passo calmo, puoi alimentare una lampadina da 60 watt e persino un telefono. Durante il riposo, una persona genera circa 100 watt. E la più grande produzione di energia si ottiene durante lo sport: fino a 2000 watt, ad esempio, durante gli sprint.
Ad oggi, sono già state sviluppate varie tecnologie per l'accumulo di calore del corpo umano e dispositivi per la ricarica da una persona, che possono essere condizionatamente suddivisi in dispositivi per la raccolta di energia per un intero gruppo di persone e gadget per uso individuale.
Calore passivo
In Europa e Nord America si stanno già utilizzando abitazioni ad alta efficienza energetica, dove il calore generato dalle persone e dagli elettrodomestici viene speso per il riscaldamento dell'edificio stesso. Ciò è dovuto all'isolamento termico, all'assenza di ventilazione esterna nella sua struttura e installando un dispositivo di recupero del calore per trasferirlo al sistema di fornitura di calore. Pertanto, i residenti possono ottenere risparmi sul riscaldamento fino al 90%.
In Francia, il riscaldamento passivo di un edificio consente di alimentare 17 appartamenti con calore "vivo". Per questo, l'agenzia di edilizia sociale Paris Habitat utilizza il calore dei corpi dei passeggeri della metropolitana che passano sotto l'edificio. L'aria calda viene trasportata attraverso i tubi agli scambiatori di calore che riscaldano l'edificio stesso.
Un esperimento riuscito è stato condotto nell'edificio principale della stazione centrale di Stoccolma, che è dotato di speciali scambiatori di calore. I dispositivi raccolgono il calore generato dai visitatori della stazione e lo trasferiscono al riscaldamento dell'acqua per riscaldare il vicino edificio di 13 piani con una superficie di 28mila metri quadrati. Secondo stime approssimative, il sistema può risparmiare fino al 25% dell'energia utilizzata per il riscaldamento di un edificio.
Energia di massa
Un'altra tecnologia promettente è la raccolta di energia dal flusso di persone. La compagnia ferroviaria del Giappone orientale del Giappone ha deciso di utilizzare i gruppi di visitatori come promettente generatore. Nella stazione della metropolitana di Tokyo sono stati posizionati tornelli con elementi piezoelettrici, dove transitano ogni giorno centinaia di migliaia di persone. Quando si avvicinano al tornello, i visitatori calpestano gli elementi piezoelettrici installati nel pavimento e trasmettono così energia dalla pressione dei loro corpi.
Nei Paesi Bassi, le porte del generatore sono state installate all'ingresso del centro commerciale Natuurcafe La Port. È qui che funziona l'effetto push. Uno di questi dispositivi produce fino a 4600 kWh all'anno.
I flussi di persone più affollati si trovano nelle strade principali delle principali città del mondo, dove i pedoni, in media, fanno 50mila passi al giorno. L'ingegnere britannico Lawrence Camball-Cook ha capito come usarlo con le lastre per pavimentazione. Le piastrelle in materiale flessibile appositamente progettate si flettono leggermente quando vengono pressate. Quindi è possibile utilizzare l'energia cinetica di una persona, che viene convertita in elettricità. Ha lo scopo di illuminare strade, fermate di autobus e vetrine. L'innovativo prodotto è già stato testato alle Olimpiadi di Londra nel 2012, quando sono stati ottenuti 20 milioni di joule di energia in due settimane.
Energia sportiva
Gli ingegneri che lavorano sui metodi per trasformare l'energia del movimento delle persone, ovviamente, non potevano passare dall'educazione fisica e dallo sport. Uno dei primi progetti in questo settore sono state le cyclette Sport Art, che svolgono il ruolo di trasformatore. Sono dotati di un convertitore di energia che genera una corrente di 120 volt e la immette direttamente in rete. Per un ciclo di allenamento su un simile simulatore, è possibile ottenere da 400 a 800 watt di energia. Questo caricherà la macchina da caffè, un paio di TV e laptop. Il dispositivo ha anche un'app mobile che calcola la quantità di energia prodotta.
Esistono anche invenzioni più tecnologiche, ad esempio il pallone da calcio Socceket, che trasforma l'energia cinetica di un impatto in elettricità. Al momento dell'impatto, l'energia generata viene trasferita a un meccanismo simile a un pendolo che aziona un generatore. Il generatore, a sua volta, produce e immagazzina elettricità. La palla ha una potenza di sei watt, sufficiente per alimentare una lampada da tavolo a LED o un altro piccolo dispositivo.
Uomo della batteria
Il sogno di quasi tutti gli utenti di gadget tascabili è camminare per strada e il tuo smartphone si ricarica senza batterie aggiuntive. Questa idea non è stata ancora pienamente realizzata, ma gli scienziati si stanno gradualmente muovendo in questa direzione.
Gli scienziati coreani hanno sviluppato un generatore flessibile di 10 x 10 centimetri, in grado di ricaricare i braccialetti fitness. L'energia è generata dalla differenza di temperatura tra il corpo umano e l'ambiente. Il generatore produce fino a 40 milliwatt di energia.
Una tecnologia simile è stata presentata dal produttore svizzero di orologi intelligenti Sequent. L'orologio funziona agitando la mano mentre si cammina. E questo non è un meccanismo di "autoalimentazione". Invece di una molla, è installato un generatore che converte le vibrazioni del carico in elettricità.
I ricercatori della Vanderbilt University hanno inventato un elemento che consente alle correnti elettriche di essere prodotte da qualsiasi movimento umano. Il dispositivo è di piccole dimensioni e può essere posizionato direttamente sugli indumenti. La sua novità è che l'energia anche dei più piccoli movimenti viene raccolta, cioè a frequenze fino a 0,01 Hz, e viene generata continuamente.
È questa tecnologia che ha il maggior potenziale di crescita per ricaricare il tuo smartphone in movimento. Ma, oltre a caricare i gadget, gli scienziati vedono possibilità più straordinarie: ad esempio, vestiti con strisce incorporate e un liquido speciale che consentirà di cambiare colori e motivi utilizzando uno smartphone.
Ci sono già sviluppi universali. Ad esempio, una pellicola piezoelettrica che può essere utilizzata per immagazzinare energia durante la digitazione su una tastiera. O quando si cammina, se un tale film è posto sui vestiti.
