Postoji energija u lepršavim stablima

Zamislite šumu drveća koja se ljulja na povjetarcu. Sada zamislite da biste mogli uhvatiti tu energiju i iskoristiti je za dobro - recimo, da spriječite smrtonosni kolaps mosta.

To pokušava učiniti Ryan Harne, istraživač na državnom sveučilištu Ohio. Pa, na neki način. On je izgradio male strojeve koji oponašaju strukturna svojstva stabala, što omogućuje učinkovitije hvatanje energije i pretvaranje u električnu energiju.

Za što je dobar mali generator? Zamislite ovo: po cijelom svijetu, zgrade, mostovi i zrakoplovi opremljeni su senzorima za mjerenje vibracija, koji signaliziraju pogoršanje strukture i rizik od kolapsa.

"To se povećava nakon niza velikih strukturnih katastrofa, poput propadanja mostova", kaže Harne. Inverzan.

Pojedinačno, ovi senzori ne troše mnogo energije, ali zajedno uzimaju veliku potrošnju energije. Danas se uglavnom oslanjaju na jednokratne baterije, koje su štetne i štetne za okoliš.

"Žarulja je bila da, hej, pokušajmo napajati senzore koristeći vibracije koje zapravo nadziru", kaže Harne. To je pitanje na kojem istraživači rade već oko 25 godina.

A tu dolaze stabla. Stabla imaju stvarno zanimljiva strukturna svojstva koja reguliraju kako reagiraju na vjetrovite uvjete.

Pokazalo se da oni pokazuju tu čudnu pojavu zvanu interna rezonancija: manje grane na vanjskom dijelu stabla osciliraju brzo na vjetru, a ta se energija prenosi na dugotrajnije oscilacije u većim granama iu deblu. Na taj se način energija rasipa i stablo može izdržati više nasilnih udara.

"Postoje samo neki zaista dobri dokazi botaničara da stabla koriste neku zaista izvanrednu raspodjelu svojih frekvencija na kojima osciliraju, a to pomaže da se konsolidira energija za svrhe prigušenja", kaže Harne.

Pitao se može li isti princip upotrijebiti za drugi kraj - hvatanje energije. Izrađivao je jednostavnu strukturu nalik stablu od čelika: "prtljažnik" od šest inča s jednom granom od tri inča pričvršćenom pod kutom od 90 stupnjeva. Struktura je opremljena trakom elektromagnetskog materijala, koja služi za pretvaranje vibracijske energije u električnu energiju.

Zatim je pričvrstio svoje stablo na uređaj koji ga je snažno tresao naprijed-natrag. Isprva se činilo da ne čini mnogo, iako je registrirana neka električna aktivnost.

Ali kada je u sustav ubrizgao neku “buku” - slučajnu analizu vibracijskog uzorka koji bi mogao oponašati nalet vjetra ili potresa - sustav je došao do točke prevrtanja, a više frekvencije oscilacija grane prenesene su na duže razdoblje, i veće amplitudne oscilacije u deblu stabla. U tome je uredno koliko su učinkovitije te vibracije pretvorene u električnu energiju - sustav je više nego udvostručio svoj izlazni napon nakon pokretanja unutarnje rezonance.

Eksperiment dokazuje potencijal vibracijskih senzora koji se napajaju. No Harne kaže da je teško potaknuti zanimanje industrije u svijetu koji je toliko vezan za jednokratnu tehnologiju.

“Kada je vidim kako dolazi on-line? Vjerojatno bismo zahtijevali veću potražnju za samoodrživošću. Nisam siguran da je to toliko bogato traženo u našem društvu “, kaže on.

Harne nije jedini koji pokušava komercijalizirati energetski potencijal vibracija. Jedna tvrtka je predložila vjetroelektrane koje osciliraju umjesto da se vrte, kao način smanjenja buke i štete za divlje životinje. Snaga oceanskih valova, koja bi potencijalno mogla generirati ogromnu količinu električne energije, djeluje na istim načelima.