Jede Bewegung eines Menschen verbraucht Energie. Insbesondere erfordert die Bewegung eines Körperteils, dass unsere Muskeln Glukose (die Hauptbrennstoffquelle unseres Körpers) in kinetische Energie (Bewegung) umwandeln. Die gebräuchlichsten Verfahren zur Erzeugung von nutzbarem Strom wandeln die Bewegungsenergie von Wasser, Wind, Verbrennungsmotoren oder Dampf in elektrischen Strom um. Dies wirft die Frage auf: Können wir die vorhandene kinetische Energie der täglichen menschlichen Bewegung nutzen, um erneuerbare Energie zu erzeugen? Dr. Cary L. Pint, Assistenzprofessor für Maschinenbau an der Vanderbilt Universität, hat die Antwort.
Pint und sein Team von Absolventen haben erstellt Ein Prototyp eines Energy Harvesting-Geräts, das klein und dünn genug ist, um in vorhandene Textilien und Stoffe eingenäht zu werden, ohne den Komfort oder die Ästhetik der Kleidung zu beeinträchtigen. Das Gerät besteht ausschließlich aus schwarzem Phosphor und erzeugt Strom, wenn es gebogen, gedrückt oder vibriert wird. Wenn man dieses Gerät in ein Kleidungsstück einbetten würde, würde jede Handlung des Trägers - Gehen, Tippen, High-Fiving - Elektrizität erzeugen. Die Gesamtleistung dieses Prototyps reicht aus, um einen kleinen LCD-Bildschirm mit Strom zu versorgen. Das Gerät ist so leicht, dass man nicht einmal erkennen kann, dass es Teil ihrer Kleidung ist.
Dieses Prototyp-Gerät kann Energie bei Frequenzen weniger als 10 Hertz (der Standard-Frequenzbereich der menschlichen Bewegung) ernten. Ein Teil der Bedeutung dieses Prototypengeräts, und was die Entwicklung dieser Art von Technologie behindert hat, ist, dass es notorisch schwierig ist, Energie bei Frequenzen von weniger als 100 Hertz zu ernten.
Die Technologie wurde von Pints Studie über die Auswirkungen von Kompression, Dehnung und Verformung von Batteriematerialien wie Lithium inspiriert. Diese Untersuchung, die ergab, dass die Spannung einer Batterie unter physischer Spannung steigt und unter Druck sinkt, zeigt, dass bestimmte Materialien kleine Mengen kinetischer Energie in Elektrizität umwandeln können. In gewisser Hinsicht funktioniert dieser Prototyp eines Energie-Harvesters wie eine Batterie, aber anstatt durch chemische Reaktionen Strom zu erzeugen oder Strom aus einer anderen Quelle zu speichern, wandelt er Bewegung in Strom um.
Dieses Gerät bietet jedoch mehr als nur Stromerzeugung. Pint sieht vor, dass diese Technologie in der Medizin eingesetzt wird, um die Gesundheit der Patienten zu überwachen und die Erholungszeit bei Verletzungen sowie im Sport zu verkürzen, um die Effizienz des Trainings eines Athleten zu maximieren.
Pint sieht der Zukunft dieser Technologie sehr optimistisch entgegen. “Ich glaube, dass die Zukunft von Energiesystemen davon abhängt, wie wir Energietechnologie in die moderne Infrastruktur von Materialien und Systemen integrieren können, mit denen wir Menschen uns vertraut gemacht haben “, sagte er gegenüber The University Network (TUN). „Intelligente Stoffe sind ein großer Teil dieser Vision, da Stoffe ein wesentlicher Bestandteil unseres Alltags sind. Ich stelle mir… eine „Wolke“ für Energie vor, die durch kleine Energieerzeugungs- oder Erntesysteme in unserer Umgebung ermöglicht wird, die mit Energiedepots verbunden sind, die unsere mobilen Geräte oder tragbaren Systeme drahtlos aufladen. Wir sehen heute die Geburt dieser Technologieinfrastruktur. “
Auf die Frage von TUN, wo er dieses Feld 20 Jahre später gesehen hat, antwortete Pint:Ich sehe eine faszinierende und unvorhersehbare Welt der Technik, wo wir Energie erzeugen und übertragen, mit Geschwindigkeiten und mit der Finesse, die wir erzeugen und übertragen Informationen und Daten heute."
Pints Vision einer Zukunft, die mit erneuerbaren Energien betrieben wird, ist keine, auf die sich eine einzige Quelle für sauberen Strom verlassen kann. es ist vielmehr eine, bei der maximale Energieeffizienz erreicht wird, indem jede mögliche Energiequelle ausgenutzt wird.
