Med ökningen av världsbefolkningen och ekonomins utveckling ökar elförbrukningsnivån ständigt. I genomsnitt fördubblas mängden energi som konsumeras i världen var 15: e år. När efterfrågan ökar och med oro för miljöpåverkan blir behovet av alternativa förnybara energikällor allt tydligare.
Det kanske mest intressanta alternativet är studier av människokroppen som generator för olika typer av energi.
Denna metods relevans beror på ett antal faktorer.
För det första är det miljövänligt. Endast termisk energi eller kinetisk rörelseenergi som produceras av en person under vardagliga förhållanden används.
För det andra, sparar tid och resurser för att lagra och överföra energi för användbara applikationer.
Kraftverk Man
Den första vetenskapliga studien om levande organisms förmåga att generera värme dök upp på 800-talet. 1791 publicerar den italienska forskaren Luigi Galvani resultaten av sitt 25-åriga arbete med titeln Treatises on the Power of Electricity in Muscle Movement. Avhandlingen bekräftade att elektricitet finns i en levande organisme och att nerverna fungerar som ett slags "elektriska ledningar".
Kampanjvideo:
På XX-talet lyckades forskare bevisa att människokroppen är ett "levande kraftverk", som, till följd av kontinuerliga kemiska reaktioner, genererar elektricitet. Och den separata vetenskapen om elektrofysiologi utvecklades.
En typ av "energikapacitet" hos en person är också känd. Så med ett andetag genereras en watt och med ett lugnt steg kan du driva en 60-watts glödlampa och till och med en telefon. Under vila genererar en person cirka 100 watt. Och den största energiproduktionen uppnås under sporter - upp till 2000 watt, till exempel vid sprintning.
Hittills har olika teknologier redan utvecklats för att samla upp värme i människokroppen och apparater för laddning från en person, som villkorligen kan delas in i apparater för att samla energi för en hel grupp människor och prylar för individuell användning.
Passiv värme
I Europa och Nordamerika används redan energieffektiva hem, där värmen som genereras av människor och hushållsapparater används på att värma själva byggnaden. Detta görs på grund av värmeisolering, frånvaron av extern ventilation i dess struktur och genom att installera en värmeåtervinningsanordning för att överföra den till värmeförsörjningssystemet. Således kan invånarna uppnå besparingar på uppvärmning upp till 90%.
I Frankrike ger passiv uppvärmning av en byggnad 17 lägenheter tillgång till "levande" värme. För att göra detta använder sociala bostadsbyrån Paris Habitat värmen från kropparna på tunnelbanepassagerarna som passerar under byggnaden. Varm luft transporteras genom rör till värmeväxlare som värmer själva byggnaden.
Ett framgångsrikt experiment genomfördes i huvudbyggnaden på Stockholms centralstation, som är utrustad med speciella värmeväxlare. Enheterna samlar upp värmen som genereras av stationens besökare och överför den till uppvärmning av vattnet för att värma den angränsande byggnaden med 13 våningar med en yta på 28 tusen kvadratmeter. Enligt grova uppskattningar kan systemet spara upp till 25% av den energi som används för att värma en byggnad.
Massa energi
En annan lovande teknik är insamlingen av energi från flödet av människor. Japans japanska järnvägsföretag beslutade att använda besökargrupperna som en lovande generator. Skyltar med piezoelektriska element placerades på stationen i Tokyo tunnelbanan, där hundratusentals människor passerar varje dag. När de närmar sig vändkretsen går besökarna på de piezoelektriska elementen som är installerade i golvet och överför därmed energi från kroppens tryck.
I Nederländerna har generatordörrar installerats vid ingången till köpcentret Natuurcafe La Port. Det är här push-effekten fungerar. En sådan enhet producerar upp till 4600 kWh per år.
De mest livliga strömmarna av människor finns på huvudgatorna i stora städer i världen, där fotgängare i genomsnitt tar 50 tusen steg om dagen. Den brittiska ingenjören Lawrence Camball-Cook räknade ut hur man använder detta med stenläggningsplattor. Specialdesignade flexibla materialplattor böjer sig lätt när de pressas. Så det är möjligt att använda en kinetisk energi som omvandlas till elektricitet. Den syftar till att tända gator, busshållplatser och skyltfönster. Den innovativa produkten har redan testats vid OS i London 2012, då 20 miljoner joule energi erhölls på två veckor.
Sportenergi
Ingenjörer som arbetar med metoder för att omvandla människors rörelseenergi kunde uppenbarligen inte gå förbi fysisk träning och idrott. Ett av de första projekten på detta område var Sport Art-cyklar, som spelar rollen som en transformator. De är utrustade med en energiomvandlare som genererar en ström på 120 volt och matar den direkt in i nätet. För en träningscykel på en sådan simulator är det möjligt att få från 400 till 800 watt energi. Detta kommer att ladda kaffemaskinen, ett par TV-apparater och bärbara datorer. Enheten har till och med en mobilapp som beräknar mängden producerad energi.
Det finns också fler tekniska uppfinningar, till exempel Socceket fotboll, som omvandlar en kinetisk energi från en påverkan till elektricitet. Vid tillfället överförs den genererade energin till en pendelliknande mekanism som driver en generator. Generatorn producerar och lagrar i sin tur el. Kulan har en effektuttag på sex watt, tillräckligt för att driva en LED-bordslampa eller annan liten enhet.
Batterimannen
Drömmen för nästan alla användare av fickgadgets är att gå ner på gatan och din smartphone laddas utan några extra batterier. Denna idé har ännu inte förverkligats fullt ut, men forskare rör sig gradvis i denna riktning.
Koreanska forskare har utvecklat en flexibel generator som mäter 10 med 10 centimeter, som kan ladda fitnessarmband. Energi genereras av skillnaden i temperatur mellan människokroppen och miljön. Generatorn producerar upp till 40 milliwatt energi.
En liknande teknik presenterades av den schweiziska smartklockstillverkaren Sequent. Klockan fungerar genom att vifta med handen medan man går. Och detta är inte en "självmatande" mekanism. I stället för en fjäder installeras en generator där, som omvandlar lastens vibrationer till elektricitet.
Forskare vid Vanderbilt University har uppfunnit ett element som gör det möjligt att producera elektriska strömmar av alla mänskliga rörelser. Enheten är liten i storlek och kan placeras direkt på kläder. Dess nyhet är att energin från även de minsta rörelserna samlas, det vill säga vid frekvenser upp till 0,01 Hz, och den genereras kontinuerligt.
Det är denna teknik som har den största potentialen att växa för att ladda din smartphone när du är på språng. Men förutom att ladda prylar ser forskare fler extraordinära möjligheter: till exempel kläder med inbyggda ränder och en speciell vätska som gör det möjligt att ändra färger och mönster med hjälp av en smartphone.
Det finns redan universella utvecklingar. Till exempel en piezoelektrisk film som kan användas för att lagra energi när du skriver på ett tangentbord. Eller när man går, om en sådan film placeras på kläder.