Ir enerģija šūpošanās kokos

Iedomājieties koku mežu, kas šūpojas vējā. Tagad iedomājieties, ka jūs varētu sagūstīt šo enerģiju un izmantot to laba - teiksim, lai novērstu nāvējošu tilta sabrukumu.

Tas ir tas, ko Ryan Harne, Ohio State University pētnieks, mēģina darīt. Nu, sava veida. Viņš ir uzbūvējis mazus mehānismus, kas atdarina koku strukturālās īpašības, kas ļauj efektīvāk uztvert enerģiju un pārveidot to par elektrību.

Kas ir mazs koku ģenerators? Iedomājieties, ka: visā pasaulē ēkas, tilti un lidmašīnas ir aprīkotas ar sensoriem, lai izmērītu vibrācijas, kas signalizē, ja struktūra pasliktinās un var sabrukt.

„Tie ir izplatījušies pēc vairākām lielām strukturālām katastrofām, piemēram, tiltiem, kas sabrūk,” Harne stāsta Apgrieztā.

Individuāli šie sensori neizmanto daudz enerģijas, bet to kopējais patēriņš ir diezgan liels. Šodien tās galvenokārt izmanto vienreizlietojamas baterijas, kas ir izšķērdīgas un videi kaitīgas.

"Gaismas spuldze bija tāda, ka, mēģiniet un ieslēdzam sensorus, izmantojot vibrācijas, ko viņi faktiski uzrauga," saka Harne. Jautājums, ka pētnieki strādā jau apmēram 25 gadus.

Un tajos ir koki. Kokiem ir patiešām interesantas strukturālas īpašības, kas regulē to, kā viņi reaģē uz vējajiem apstākļiem.

Izrādās, ka viņiem piemīt šī dīvaina parādība, ko sauc par iekšējo rezonansi: mazākās filiāles koku ārpuses ātri vējš svārstās, un šī enerģija tiek pārnesta uz ilgāku periodu svārstībām lielākās filiālēs un bagāžniekā. Tādā veidā enerģija tiek izkliedēta un koks var izturēt vairāk vardarbīgu brāzmu.

„Botānisti ir tikai daži patiesi labi pierādījumi, ka koki izmanto kādu ļoti ievērojamu to frekvenču sadalījumu, ko tie svārstās, un kas palīdz nostiprināt enerģiju amortizācijas nolūkos,” saka Harne.

Viņš brīnījās, vai viņš var izmantot to pašu principu attiecībā uz citu enerģijas iegūšanas galu. Viņš no tērauda uzbūvēja vienkāršu koka līdzīgu struktūru: sešu collu "stumbru" ar vienu trīs collu "filiāli", kas pievienots 90 grādu leņķī. Struktūra bija aprīkota ar elektromagnētisko materiālu sloksni, kas kalpo vibrācijas enerģijas pārveidošanai par elektrību.

Tad viņš piestiprināja savu mazo koku ierīcei, kas to biežāk satricināja. Sākumā tas nešķiet daudz darīts, lai gan tika reģistrēta elektriskā darbība.

Bet, kad viņš sistēmā ieviesa kādu „troksni” - vibrācijas modeļa randomizāciju, kas varētu imitēt vēja brāzmu vai zemestrīci - sistēma sasniedza punktu, un filiāles augstākās frekvences svārstības tika pārnestas uz ilgāku laiku un lielākas amplitūdas svārstības koka stumbrā. Kāds ir tas, cik daudz efektīvāk šīs vibrācijas tiek pārvērstas elektroenerģijā - pēc iekšējās rezonanses iedarbināšanas sistēma vairāk nekā divkāršoja savu spriegumu.

Eksperiments pierāda vibrācijas sensoru potenciālu, kas pašiem spēj. Bet Harne saka, ka ir grūti apgrūtināt nozares intereses pasaulē, kas ir tik piesaistīta vienreizējai lietošanai.

„Kad es to redzu tiešsaistē? Mums, iespējams, būtu vajadzīgs lielāks pieprasījums pēc pašnodrošinājuma. Es neesmu pārliecināts, ka tas ir tikpat bagāts pieprasījums mūsu sabiedrībā, ”viņš saka.

Harne nav vienīgais, kas mēģina komercializēt vibrāciju jaudas potenciālu. Viens uzņēmums ir ierosinājis vēja ģeneratorus, kas svārstās nevis vērpšanai, bet gan kā līdzekli, lai samazinātu troksni un kaitējumu savvaļas dzīvniekiem. Okeāna viļņu jauda, ​​kas varētu radīt milzīgu elektroenerģijas daudzumu, darbojas ar tādiem pašiem principiem.