Omul-baterie, energia Pamantului de maine

Faptul ca energia existenta in corpul uman poate fi convertita in energie electrica nu e chiar nou; in fond, cand un om utilizeaza un radio cu manivela (mai exista si azi), alimentand, prin rotirea manivelei, un generator de curent, exact asta face, dar oarecum indirect. Energia chimica produsa de reactiile metabolice din corp sustine miscarea, iar energia cinetica astfel produsa este transformata in energie electrica. Dar daca ar exista o cale mai rapida si mai eficienta? Cativa cercetatori intreprinzatori au inceput deja sa experimenteze diverse dispozitive atasate corpului uman, devenit astfel o interesanta sursa de energie alternativa. De ce sa mergi si atat, cand ai putea a mergi si sa incarci niste acumulatori? Corpul uman contine cantitati enorme de energie. Un adult are stocata in celule o cantitate de energie echivalenta cu cea a unei baterii cu greutatea de o tona! Iar o mare parte poate fi convertita in energie electrica. In trecut, aceasta transformare implica participarea constienta a unei persoane – invarteai constiincios manivela radioului. Insa noile dispozitive au in vedere “recoltarea” energiei din corpul uman fara ca ”furnizorul” sa-si dea seama.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Sa ne gandim, de pilda, la un club de fitness. Fiecare pas facut pe banda de alergare, fiecare incordare a unui muschi inseamna consumul unei cantitati de energie care face posibila miscarea. Dar acesta miscare umana poate, la randul ei, sa puna in miscare partile mobile ale unui generator, dand nastere energiei electrice. Vestea buna e ca exista deja sali de fitness care aplica acest concept. In orasul american Portland, o sala de gimnastica numita Green Microgym este alimentata partial cu ajutorul energiei produse prin pedalarea la bicicletele stationare. Dai la pedale cat poti tu; bicicleta e cuplata la un generator care, astfel actionat, produce energie electrica, iar acesta alimenteaza instalatiile caldirii. Pe masura ce tot mai multe aparate sunt adaptate acestui sistem, cantitatea de energie furnizata instalatiilor creste, iar proprietarul salii spera ca, imbinand acesta energie din sursa umana cu cea furnizata de niste mici instalatii solare si eoliene, sa ajunga, in curand, la independenta energetica a afacerii sale. Adio “factura de curent”!

Discotecile vin tare din urma. In Rotterdam (Olanda), un club numit WATT aere un ring de dans a carui podea este astfel construita incat sa genereze electricitate in urma impactului produs de pasii dansatorilor. Tehnologia se bazeaza pe efectul piezoelectric – proprietatea unor materiale de a produce curent electric atunci cand sunt presate sau indoite. Podeaua e comprimata cu numai un centimetru si, in functie de forta impactului si de numarul dansatorilor, produce intre 2 si 20 de wati. Deocamdata, energia generata e suficienta doar pentru a alimenta LED-urile din podea, dar acesta nu e decat inceputul; inginerii isi pun mari sperante in aceasta tehnologie, sperand sa aiba intr-o zi succese mari de pe urma ei. Si la Londra exista un club, Surya, al carui ring de dans functioneaza identic, iar proprietarii spera ca, intr-o buna zi, sa obtina prin acesta metoda 60% din cantitatea de energie electrica necesara clubului.

Daca s-a ajuns la imaginarea unor dispozitive care convertesc energia miscarii in curent electric pentru cladiri, cu atat mai usoara pare crearea unor dispozitive maruntele de conversie, care sa furnizeze energie pentru alimentarea unor aparate mici precum laptop-uri, MP3-Playere sau telefoane celulare. Un cercetator americanr, Larry Rome, a avut ideea de a folosi energia cinetica produsa de miscarea normala sus-jos a soldurilor in timpul mersului. Lightning Pack, dispozitivul inventat de el, este un rucsac prevazut cu un arc si care salta in timpul mersului, in ritmul miscarilor. Energia miscarii arcului este transformata de un generator in energie electrica si poate alimenta echipamente sau poate fi stocata in baterii. Se poate obtine o putere de-a dreptul impresionanta – 20 wati – dar asta cu pretul purtarii unei greutati considerabile: 40 kg. (Puterea obtinuta este cu atat mai mare cu cat energia cinetica este mai mare; ori aceasta depinde de greutatea rucsacului care oscileaza). Nu pare un dispozitiv foarte practic; totusi, unitatile de puscasi marini ale SUA s-au aratat interesate de proiect si au comandat astfel de dispozitive pentru militari.

Totusi, chiar pentru niste soldati zdraveni, a cara 40 kg e un lucru dificil. Exista si alternative mult mai usoare, desi puterea generata nu e la fel de mare. Bionic Energy Harvester este un dispozitiv atasat la nivelul genunchiului; acumuleaza energie la sfarsitul miscarii de pasire, cand piciorul incepe sa franeze. Genunchiera-generator foloseste echipamente electronice sofisticate pentru a extrage doar energia in exces. Un computer masoara unghiul facut de articulatia genunchiului la fiecare pas pentru a stabili momentele in care cupleaza sau decupleaza generatorul. La fiecare pas obisnuit, folosim energia musculara atat pentru a accelera, in timpul miscarii piciorului inainte, cat si pentru a frana, incetinind miscarea piciorului in jos. Generatorul functioneaza doar in cursul fazei de franare, astfel incat sa nu “ia” din energia musculara necesara miscarii in timpul inaintarii piciorului. Electricitatea produsa de generator circula prin cabluri pentru a alimenta diverse  dispozitive sau a fi stocata intr-un acumulator. Intr-un minut de mers se produce indeajuns de multa energie electrica pentru a asigura functionarea unui telefon mobil timp de 30 de minute.

Bionic Energy Harvester a fost inventat de Max Donelan, cercetator la Simon Fraser University din Canada, cercetarile fiind finantate partial de armata canadiana, interesata de proiectul unui dispozitiv indeajuns de usor si eficient pentru a inlocui cele 15 kg de baterii pe care soldatii le cara uneori dupa ei pentru a alimenta echipamentele de comunicatii. Deocamdata, dispozitivul lui Donelan, care se poate adapta unei simple genunchiere, cantareste cam mult – cam 1,5 kg – dar, in perspectiva utilizarii unor noi materiale usoare si rezistente precum fibra de carbon, se astepta ca noul model sa aiba doar vreo 500 g – acceptabil pentru genunchii unui soldat obisnuit cu marsurile. Dar si pompierii sau politistii l-ar putea folosi pentru a alimenta echipamente electronice portabile in timpul interventiilor de urgenta. In viitor, chiar membrele artificiale care necesita alimentare cu ajutorul bateriilor ar putea functiona pe baza tehnologiei lui Donelan. Iar dispozitivele din urmatoarea generatie ar putea alimenta eficient aparate ca telefoanele celulare, aparate GSM, iPod si videocamere digitale – foarte utile exploratorilor si alpinistilor, atunci cand acestia se afla departe de sursele de energie conventionale.

Dispozitive inca si mai avansate sunt cele concepute de Zhong Lin Wang si echipa sa de la Institutul de Tehnologie din Georgia, SUA. Inventia lor se prezinta sub forma unor fire, adevarate nanogeneratoare, fabricate din microfibre ce folosesc principiul piezoelectricitatii la scara mica. Inventatorii preconizeaza ca aceste fibre sa fie prelucrate sub forma unor tesaturi, putand fi fabricate astfel haine producatoare de energie electrica la purtator. Pentru realizarea prototipului, cercetatorii au crescut cristale de  oxid de zinc pe fibre de Kevlar. Deplasate de miscarile corpului, aceste cristale, care “cresc” perpendicular pe fibra, ca niste perisori minusculi, se freaca intre ele si se deformeaza, generand electricitate. Cercetatorii au calculat ca hainele produse din asemenea fibre ar putea genera 80 de miliwati pe mp, ceea ce e suficient pentru a alimenta bateria unui telefon mobil.

Asemenea imbracaminte ar putea exista deja peste 5 ani, daca oamenii de stiinta  vor reusi sa surmonteze cateva obstacole. O mare problema este faptul ca aceste fibre nu trebuie udate, deci o astfel de tesatura n-ar putea fi spalata. Cel mult, ea ar putea fi utilizata sub forma unei captuseli care ar urma sa fie scoasa atunci cand restul hainei este spalat. Dar Wang exploreaza si posibilitatea de a obtine fibre rezistente la umiditate. Un alt scop este acela de a face fibrele mai “productive”, capabile sa genereze mai multa electricitate. Wang experimenteaza cu diferiti polimeri si cauta metode mai eficiente de a combina materialele astfel incat captarea energiei corpului uman sa fie cat mai eficace. Oricum, dispozitivele electronice devin tot mai miniaturizate si au nevoie de cantitati tot mai mici de energie pentru a functiona. Iar creativitatea tehnica merge si mai departe: echipa de cercetatori lucreaza si la un proiect de adaptare a tehnologiei microfibrelor generatoare pentru implantarea in corp. Microfibrele ar urma sa fie acoperite cu o pelicula polimerica si implantate in corpul pacientilor; ele ar fi puse in functiune de miscarile de contractie si dilatare pasiva ale vaselor sanguine si, astfel, ar genera   suficienta energie electrica pentru a alimenta stimulatoarele cardiace, pompele de insulina si alte dispozitive medicale implantate in organism.

Ne apropiem, practic, de o era in care nicio miscare a corpului nostru nu va mai fi facuta in zadar.

CITESTE SI:

• Sahara – viitoarea sursa de energie a lumii
• TOP 10 cele mai importante proiecte de energie regenerabila
• Energia nucleara – solutia impotriva incalzirii globale?