Mit dem Anstieg der Weltbevölkerung und der Entwicklung der Wirtschaft steigt der Stromverbrauch stetig an. Durchschnittlich alle 15 Jahre verdoppelt sich der weltweite Energieverbrauch. Mit steigender Nachfrage und Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen wird der Bedarf an alternativen erneuerbaren Energiequellen immer deutlicher.
Die vielleicht interessanteste Alternative sind Studien des menschlichen Körpers als Generator verschiedener Energiearten.
Die Relevanz dieses Ansatzes beruht auf einer Reihe von Faktoren.
Erstens ist es umweltfreundlich. Es wird nur Wärmeenergie oder kinetische Bewegungsenergie verwendet, die von einer Person unter alltäglichen Bedingungen erzeugt wird.
Zweitens sparen Sie Zeit und Ressourcen für das Speichern und Übertragen von Energie für nützliche Anwendungen.
Kraftwerksmann
Die erste wissenschaftliche Studie über die Fähigkeit lebender Organismen, Wärme zu erzeugen, erschien im 8. Jahrhundert. 1791 veröffentlicht der italienische Wissenschaftler Luigi Galvani die Ergebnisse seiner 25-jährigen Arbeit mit dem Titel Abhandlungen über die Kraft der Elektrizität in der Muskelbewegung. Die Abhandlung bestätigte, dass Elektrizität in einem lebenden Organismus vorhanden ist und die Nerven als eine Art "elektrische Drähte" dienen.
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Im 20. Jahrhundert gelang es Wissenschaftlern zu beweisen, dass der menschliche Körper ein "lebendes Kraftwerk" ist, das durch kontinuierliche chemische Reaktionen Elektrizität erzeugt. Und die separate Wissenschaft der Elektrophysiologie wurde entwickelt.
Eine Art "Energiekapazität" einer Person ist ebenfalls bekannt. Mit einem Atemzug wird ein Watt erzeugt, und mit einem ruhigen Schritt können Sie eine 60-Watt-Glühbirne und sogar ein Telefon mit Strom versorgen. In der Ruhe erzeugt eine Person etwa 100 Watt. Und die größte Energieerzeugung wird beim Sport erzielt - bis zu 2000 Watt zum Beispiel beim Sprinten.
Inzwischen wurden verschiedene Technologien zur Akkumulation von Wärme aus dem menschlichen Körper und Vorrichtungen zum Aufladen von einer Person entwickelt, die bedingt in Vorrichtungen zum Sammeln von Energie für eine ganze Gruppe von Menschen und Geräte für den individuellen Gebrauch unterteilt werden können.
Passive Hitze
In Europa und Nordamerika werden bereits energieeffiziente Häuser eingesetzt, in denen die von Menschen und Haushaltsgeräten erzeugte Wärme für die Beheizung des Gebäudes selbst aufgewendet wird. Dies geschieht aufgrund der Wärmedämmung, des Fehlens einer externen Belüftung in der Struktur und der Installation einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung, um diese an das Wärmeversorgungssystem zu übertragen. So können die Bewohner bis zu 90% Heizkosten einsparen.
In Frankreich können durch die passive Heizung eines Gebäudes 17 Wohnungen mit "lebender" Wärme versorgt werden. Dafür nutzt die Sozialwohnungsagentur Paris Habitat die Wärme der Leichen der Passagiere der unter dem Gebäude vorbeifahrenden U-Bahn. Warme Luft wird durch Rohre zu Wärmetauschern transportiert, die das Gebäude selbst heizen.
Ein erfolgreiches Experiment wurde im Hauptgebäude des Stockholmer Hauptbahnhofs durchgeführt, das mit speziellen Wärmetauschern ausgestattet ist. Die Geräte sammeln die von den Besuchern der Station erzeugte Wärme und übertragen sie auf die Erwärmung des Wassers, um das benachbarte 13-stöckige Gebäude mit einer Fläche von 28.000 Quadratmetern zu heizen. Nach groben Schätzungen kann das System bis zu 25% der zum Heizen eines Gebäudes verwendeten Energie einsparen.
Massenenergie
Eine weitere vielversprechende Technologie ist die Sammlung von Energie aus dem Menschenfluss. Die japanische East Japan Railway Company hat beschlossen, die Besuchergruppen als vielversprechenden Generator einzusetzen. Drehkreuze mit piezoelektrischen Elementen wurden an der Station in der U-Bahn von Tokio aufgestellt, an der täglich Hunderttausende Menschen vorbeikommen. Bei der Annäherung an das Drehkreuz treten die Besucher auf die im Boden installierten piezoelektrischen Elemente und übertragen so Energie aus dem Druck ihres Körpers.
In den Niederlanden wurden Generatortüren am Eingang des Einkaufszentrums Natuurcafe La Port installiert. Hier funktioniert der Push-Effekt. Ein solches Gerät produziert bis zu 4600 kWh pro Jahr.
Die am stärksten frequentierten Menschenströme befinden sich in den Hauptstraßen der großen Städte der Welt, wo Fußgänger durchschnittlich 50.000 Schritte pro Tag machen. Der britische Ingenieur Lawrence Camball-Cook fand heraus, wie man dies mit Pflastersteinen verwendet. Speziell entwickelte Fliesen aus flexiblem Material biegen sich beim Drücken leicht. So ist es möglich, die kinetische Energie eines Menschen zu nutzen, die in Elektrizität umgewandelt wird. Es zielt darauf ab, Straßen, Bushaltestellen und Schaufenster zu beleuchten. Das innovative Produkt wurde bereits 2012 bei den Olympischen Spielen in London getestet, als in zwei Wochen 20 Millionen Joule Energie gewonnen wurden.
Sport Energie
Ingenieure, die an Methoden zur Umwandlung der Bewegungsenergie von Menschen arbeiteten, konnten offensichtlich nicht an Sport und Sport vorbeikommen. Eines der ersten Projekte in diesem Bereich waren die Sport Art Heimtrainer, die die Rolle eines Transformators spielen. Sie sind mit einem Energiewandler ausgestattet, der einen Strom von 120 Volt erzeugt und direkt ins Netz einspeist. Für einen Trainingszyklus auf einem solchen Simulator ist es möglich, 400 bis 800 Watt Energie zu erhalten. Dadurch werden die Kaffeemaschine, einige Fernseher und Laptops aufgeladen. Das Gerät verfügt sogar über eine mobile App, die die erzeugte Energiemenge berechnet.
Es gibt auch technologischere Erfindungen, zum Beispiel den Socceket-Fußball, der die kinetische Aufprallenergie in Elektrizität umwandelt. Im Moment des Aufpralls wird die erzeugte Energie auf einen pendelartigen Mechanismus übertragen, der einen Generator antreibt. Der Generator wiederum erzeugt und speichert Strom. Der Ball hat eine Leistung von sechs Watt, genug, um eine LED-Tischlampe oder ein anderes kleines Gerät mit Strom zu versorgen.
Batteriemann
Der Traum fast aller Benutzer von Taschengeräten ist es, die Straße entlang zu gehen und Ihr Smartphone ohne zusätzliche Batterien aufzuladen. Diese Idee wurde noch nicht vollständig verwirklicht, aber die Wissenschaftler bewegen sich allmählich in diese Richtung.
Koreanische Wissenschaftler haben einen flexiblen Generator mit einer Größe von 10 x 10 Zentimetern entwickelt, mit dem Fitnessarmbänder aufgeladen werden können. Energie wird durch den Temperaturunterschied zwischen dem menschlichen Körper und der Umwelt erzeugt. Der Generator erzeugt bis zu 40 Milliwatt Energie.
Eine ähnliche Technologie wurde vom Schweizer Smartwatch-Hersteller Sequent vorgestellt. Die Uhr bewegt den Zeiger beim Gehen. Und dies ist kein "Self-Feed" -Mechanismus. Anstelle einer Feder ist dort ein Generator installiert, der die Schwingungen der Last in Elektrizität umwandelt.
Forscher der Vanderbilt University haben ein Element erfunden, mit dem elektrische Ströme von jeder menschlichen Bewegung erzeugt werden können. Das Gerät ist klein und kann direkt auf die Kleidung gelegt werden. Seine Neuheit ist, dass die Energie selbst kleinster Bewegungen gesammelt wird, dh bei Frequenzen bis zu 0,01 Hz, und kontinuierlich erzeugt wird.
Diese Technologie hat das größte Wachstumspotenzial, um Ihr Smartphone unterwegs aufzuladen. Neben dem Aufladen von Geräten sehen Wissenschaftler jedoch auch außergewöhnlichere Möglichkeiten: Zum Beispiel Kleidung mit eingebauten Streifen und einer speziellen Flüssigkeit, mit der Farben und Muster mit einem Smartphone geändert werden können.
Es gibt bereits universelle Entwicklungen. Zum Beispiel ein piezoelektrischer Film, mit dem beim Tippen auf einer Tastatur Energie gespeichert werden kann. Oder beim Gehen, wenn ein solcher Film auf Kleidung gelegt wird.
