Data viitoare când veți alerga printr-un aeroport pentru a vă prinde avionul sau pentru a vă deplasa pe ringul de dans, ați putea genera și energie curată, verde. Cel puțin, asta este speranța lui Xudong Wang și a echipei sale de cercetători de la Universitatea din Wisconsin-Madison.
Inginerii au inventat un nou tip de pardoseală din materiale durabile care transformă pașii în energie utilizabilă. Iar partea cea mai bună este că este făcută dintr-un material obișnuit: pulpa de lemn.
Având în vedere un nivel preconizat al prețurilor petrolului, este esențial să găsești noi surse de energie - energia verde -. În timp ce energia solară pare să se lipească, capacitatea solară a SUA crescând cu 43 la sută în fiecare an și alte inovații, cum ar fi textilele solare aflate la câteva luni de piață, este încă nevoie să ne gândim în afara ferestrei însorite.
Intră pe Wang și echipa sa de cercetare.
„Aceasta este o sursă de energie total diferită”, spune Wang, profesor asociat de știință și inginerie a materialelor la UW-M. Cercetarea a fost realizată de Wang, studentul său absolvent, Chunhua Yao, și de câțiva alții, și a fost publicată în Nano Energy în septembrie. „Solar vine de la soare, iar acest tip de energie provine de la oamenii care merg pe jos sau bicicletele care trec pe lângă el. Și este complet diferit. ”
De asemenea, are zone de aplicare complet diferite decât cele solare, deoarece nu depinde de cerul însorit pentru a lucra; tot ce are nevoie este de câțiva oameni care să treacă peste ea. Pardoselile lui Wang generează energie prin vibrații, care este cunoscută sub numele de triboelectricitate.
„Folosim o placă de recoltare a energiei triboelectrice fabricată din fibre de celuloză care sunt tratate chimic pentru a atrage electroni”, spune Wang, care recunoaște că detaliile chimice nu pot fi eliberate până la finalizarea procesului de revizuire a brevetului.
Cercetătorii au tratat chimic nanofibrele cu pulpă de lemn din care parchetul este realizat cu două materiale încărcate diferit, astfel încât atunci când cineva trece prin podea, aceste fibre interacționează între ele, similar cu electricitatea statică. Electronii eliberați de această vibrație sunt apoi captați de un condensator care este atașat de podea și energia este stocată pentru utilizarea ulterioară. Conectați o baterie sau alt dispozitiv la condensator și energia poate fi utilizată.
Nanofibrele cu pulpă de lemn din pardoseală sunt tratate chimic cu două materiale încărcate diferit, astfel încât atunci când cineva străbate podeaua, aceste fibre interacționează între ele. (Stephanie Precourt / UW-Madison College of Engineering) Wang consideră că podeaua lui ar putea fi următorul lucru important pentru construcția verde, deoarece este o sursă ieftină de energie regenerabilă care folosește materiale reciclabile. Instalarea acestui tip de pardoseală este mult mai posibilă decât omologii mai scumpi, cum ar fi panourile solare, din cauza utilizării de pastă din lemn durabilă și abundentă.
Wang spune că ar putea fi amplasat în zone cu un nivel ridicat de trafic de picioare, cum ar fi aeroporturi, stadioane sportive sau mall-uri. De fapt, Wang speră că pardoseala triboelectrică se va extinde dincolo de utilizarea comercială și se va infiltra în case ca pardoseală care poate încărca lumini și aparate. Produsul final va arăta similar cu pardoselile din lemn deja instalate în milioane de case.
Ideea este să folosiți acest design inovator pentru a capta „energia de pe marginea drumului”. Cu toate acestea, designul lui Wang nu este ca tehnologia actuală folosită deja pentru acest tip de recoltare - materiale piezoelectrice pe bază de ceramică - și, spune Wang, „pulpa de lemn. poate fi mai vulnerabil la condițiile dure ”, ceea ce înseamnă că ar avea nevoie de o interfață mai bună sau de ambalare pentru a funcționa ca un substitut pentru asfalt.
Ca orice tip de tehnologie nouă, vor exista unele limitări inițiale.
„Cea mai mare provocare pentru energia triboelectrică este neconvenționalitatea sa”, spune Eric Johnson, redactor șef al revistei „ Impact Environmental Assessment Review” . „Pentru a reuși, are nevoie de investiții. Investitorilor le place familiaritatea, dacă nu chiar certitudinea - ceva ce știu. ”
Johnson subliniază că multe dintre tehnologiile curente au avut obstacole similare de sărit. Solar, de exemplu, cândva un concept dificil de înghițit, acum domină literalmente piața de energie regenerabilă.
Indiferent, deoarece industria energetică alternativă continuă să facă progrese majore pe piață, Johnson spune că decizia de a merge mai departe cu multe dintre aceste inovații depinde, în general, mai puțin de tehnologia actuală și mai mult de economie și siguranță percepută.
Așadar, Wang și echipa sa trebuie mai întâi să construiască un prototip pentru a testa podeaua la o scară mai mare.
„În acest moment, bucata mică pe care o testăm în laboratorul nostru este de aproximativ patru centimetri pătrați și poate produce un milionwatt de putere”, spune Wang. Echipa a efectuat un calcul simplu pentru o suprafață de podea de 10 metri pe 10 metri, acoperită cu podeaua lor triboelectrică. Presupunând că, în medie, 10 persoane au mers pe zonă și fiecare persoană a făcut doi pași în fiecare secundă, producția totală de energie ar fi de aproximativ 2 Joule pe secundă. Cu alte cuvinte, Wang spune că cantitatea de energie generată ar echivala cu aproximativ 30 la sută din bateria iPhone 6.
„Pentru că aceasta este o abordare atât de rentabilă, deoarece folosește materiale reciclate, ” spune Wang, „încercăm să o facem în panouri mari de podea pentru a o instala într-un loc cu trafic ridicat, pentru a testa cu adevărat câtă putere poate fi produsă.”
Aceștia lucrează cu Laboratorul de produse forestiere bazat pe Madison, care este singurul laborator federal care este dedicat cercetării produselor forestiere și folosit în principal de Serviciul Forestier din SUA. Laboratorul furnizează nu numai fibra de pulpă de lemn, dar ajută echipa să creeze un prototip mai mare.
Din fericire, Wang poate selecta o zonă cu trafic ridicat în campusul UW-M pentru a o testa. Cu peste 43.000 de studenți aflați în campus la oricare dintre ei, prototipul său va primi cu siguranță un antrenament major.
