S nárůstem světové populace a rozvojem ekonomiky neustále stoupá úroveň spotřeby elektřiny. V průměru každých 15 let se množství energie spotřebované ve světě zdvojnásobuje. S rostoucí poptávkou as obavami z dopadů na životní prostředí je stále více zřejmá potřeba alternativních obnovitelných zdrojů energie.
Snad nejzajímavější možnou alternativou jsou studie lidského těla jako generátoru různých typů energie.
Relevance tohoto přístupu je způsobena řadou faktorů.
Za prvé, je šetrný k životnímu prostředí. Používá se pouze tepelná energie nebo kinetická energie pohybu produkovaná osobou v každodenních podmínkách.
Za druhé, šetří čas a zdroje pro ukládání a přenos energie pro užitečné aplikace.
Muž elektrárny
První vědecká studie o schopnosti živých organismů produkovat teplo se objevila v 8. století. V roce 1791 italský vědec Luigi Galvani zveřejňuje výsledky své 25leté práce nazvané Treatises on Power of Electricity in Muscular Movement. Pojednání potvrdilo, že v živém organismu je přítomna elektřina a nervy slouží jako druh „elektrických vodičů“.
Propagační video:
V XX století vědci dokázali, že lidské tělo je „živá elektrárna“, která v důsledku nepřetržitých chemických reakcí generuje elektřinu. A byla vyvinuta samostatná věda elektrofyziologie.
Známá je také jakási „energetická kapacita“člověka. Jediným dechem se tedy vytvoří jeden watt a klidným krokem můžete napájet 60 wattovou žárovku a dokonce i telefon. Během odpočinku člověk generuje asi 100 wattů. Největší produkce energie je dosahována při sportu - například do 2 000 W, například při sprintu.
Dosud byly vyvinuty různé technologie pro akumulaci tepla lidského těla a zařízení pro dobíjení od člověka, které lze podmíněně rozdělit na zařízení pro shromažďování energie pro celou skupinu lidí a přístroje pro individuální použití.
Pasivní teplo
V Evropě a Severní Americe se již využívají energeticky úsporné domy, kde se teplo vytvářené lidmi a domácími spotřebiči vynakládá na vytápění samotné budovy. To se děje z důvodu tepelné izolace, nepřítomnosti vnějšího větrání v jeho struktuře a instalací zařízení pro rekuperaci tepla, které se přenese do systému dodávky tepla. Obyvatelé tak mohou dosáhnout úspory na vytápění až 90%.
Ve Francii umožňuje pasivní vytápění budovy zásobování 17 bytů „živým“teplem. K tomu využívá agentura sociálního bydlení Paříž Habitat teplo z těl cestujících metra, kteří prochází pod budovou. Teplý vzduch je dopravován potrubím do tepelných výměníků, které ohřívají samotnou budovu.
Úspěšný experiment byl proveden v hlavní budově Stockholmské hlavní stanice, která je vybavena speciálními tepelnými výměníky. Zařízení shromažďují teplo generované návštěvníky stanice a přenášejí je na ohřev vody k ohřevu sousední 13-podlažní budovy o rozloze 28 tisíc metrů čtverečních. Podle hrubých odhadů může systém ušetřit až 25% energie použité na vytápění budovy.
Hromadná energie
Další slibnou technologií je sběr energie z toku lidí. Japonská východní japonská železniční společnost se rozhodla využít skupiny návštěvníků jako slibný generátor. Turnikety s piezoelektrickými prvky byly umístěny na stanici v tokijském metru, kde každý den prochází stovky tisíc lidí. Když se návštěvníci přiblíží k turniketu, vstoupí na piezoelektrické prvky instalované v podlaze a přenášejí tak energii z tlaku svých těl.
V Nizozemsku byly u vchodu do nákupního centra Natuurcafe La Port instalovány dveře generátoru. Zde funguje push efekt. Jedno takové zařízení produkuje až 4600 kWh za rok.
Nejrušnější proudy lidí se nacházejí na hlavních ulicích hlavních měst na světě, kde chodci v průměru podnikají 50 000 kroků denně. Britský inženýr Lawrence Camball-Cook přišel na to, jak to použít s dlažebními deskami. Speciálně navržené pružné dlaždice se při lisování lehce ohýbají. Je tedy možné použít kinetickou energii člověka, který je přeměněn na elektřinu. Zaměřuje se na osvětlení ulic, autobusových zastávek a výloh. Tento inovativní produkt byl testován již na londýnských olympijských hrách v roce 2012, kdy bylo získáno 20 milionů joulů energie za dva týdny.
Sportovní energie
Inženýři pracující na metodách přeměny energie pohybu lidí samozřejmě nemohli projít tělesnou výchovou a sportem. Jedním z prvních projektů v této oblasti byla sportovní kola Sport Art, která hrají roli transformátoru. Jsou vybaveny převodníkem energie, který generuje proud 120 voltů a napájí jej přímo do sítě. Pro jeden tréninkový cyklus na takovém simulátoru je možné získat 400 až 800 wattů energie. Tím se nabije kávovar, několik televizorů a notebooků. Zařízení má dokonce i mobilní aplikaci, která počítá množství vyrobené energie.
Existuje také více technologických vynálezů, například fotbalový míč Socceket, který transformuje kinetickou energii nárazu na elektřinu. V okamžiku nárazu je generovaná energie přenesena do kyvadlového mechanismu, který pohání generátor. Generátor zase vyrábí a ukládá elektřinu. Míč má výkon šest wattů, což je dost pro napájení stolní lampy LED nebo jiného malého zařízení.
Baterie muž
Snem téměř všech uživatelů kapesních gadgetů je jít po ulici a váš smartphone je dobíjen bez dalších baterií. Tato myšlenka ještě nebyla plně realizována, ale vědci se tímto směrem postupně pohybují.
Korejští vědci vyvinuli flexibilní generátor měřící 10 až 10 centimetrů, který je schopen dobíjet fitness náramky. Energie je vytvářena rozdílem teploty mezi lidským tělem a prostředím. Generátor produkuje až 40 miliwattů energie.
Podobnou technologii představil švýcarský výrobce chytrých hodinek Sequent. Hodiny fungují mávnutím ruky při chůzi. A nejedná se o mechanismus „vlastního podávání“. Místo pružiny je zde instalován generátor, který převádí vibrace zátěže na elektřinu.
Vědci z Vanderbilt University vymysleli prvek, který umožňuje, aby elektrické proudy byly produkovány jakýmkoli lidským hnutím. Zařízení má malou velikost a lze jej umístit přímo na oděv. Jeho novinkou je, že energie i těch nejmenších pohybů je shromažďována, to znamená při frekvencích do 0,01 Hz a je generována nepřetržitě.
Právě tato technologie má největší potenciál k růstu, aby se váš smartphone mohl nabíjet i na cestách. Vědci však kromě nabíjení miniaplikací vidí i neobvyklé možnosti: například oblečení se zabudovanými pruhy a speciální tekutinu, která pomocí smartphonu umožní změnu barev a vzorů.
Již existuje univerzální vývoj. Například piezoelektrický film, který lze použít k ukládání energie při psaní na klávesnici. Nebo při chůzi, pokud je takový film umístěn na oblečení.