Kanadsko-americký vědecký tým vedený Maxem Donelanem ze Simon Fraser University v kanadském Burnaby představil na stránkách prestižního vědeckého týdeníku Science zařízení, které vyrábí elektrickou energii přeměnou mechanické energie lidské chůze. Generátorů využívajících k výrobě elektřiny běžných aktivit lidského těla byla vyvinuta celá řada.
Jako příklad si můžeme uvést setrvačníky uváděné do pohybu komíháním ruky a pohánějící náramkové hodinky. Dalším příkladem jsou boty, které generují elektrickou energii proměnou kinetické energie deformovaných podrážek bot. Jednou z posledních novinek je batoh, v kterém se při chůzi pohybuje na pružinách zavěšené závaží a vyrábí přitom 7 wattů elektrické energie.
Donelanův generátor nesoucí označení všechny své předchůdce trumfne. Na jedné straně vyrábí tisíckrát víc energie než generátor elektrického proudu určený k pohonu hodinek. Na druhé straně třeba ve srovnání s „batohovým generátorem“ mnohem méně vyčerpává člověka. Biomechanical Energy Harvester se připíná na koleno a elektřina se v něm Biomechanical Energy Harvester vyrábí, když se noha v tomto kloubu při chůzi ohýbá. Pokusy prokázaly, že člověk nesoucí na každém koleni jeden přístroj vyrábí během chůze asi 5 wattů elektrické energie. To by stačilo pokrýt spotřebu deseti mobilních telefonů.
Prototyp Biomechanical Energy Harvesteru váží 1,6 kilogramu. Jeho hlavní výhodou je, že člověk při jeho pohánění nepociťuje o mnoho větší námahu, než když kráčí „naprázdno“. To zajišťuje důmyslná konstrukce přístroje. Elektrickou energii produkuje generátor jen v druhé fázi kroku, kdy noha brzdí svůj pohyb. Biomechanical Energy Harvester tak nepůsobí proti pohybu nohy, ale naopak. Je končetině při pohybu nápomocen. Využívá energii, která není použita k pohybu vpřed a přichází při chůzi nazmar.
„Pracuje na podobném principu jako hybridní automobily, které vyrábějí elektrickou energii, když sešlápneme brzdový pedál,“ vysvětluje Donelan v rozhovoru pro týdeník Science. Měření metabolismu dobrovolníku, kteří Biomechanical Energy Harvester testovali, prokázala, že při používání přístroje nestoupá významně spotřeba kyslíku. Tělo spotřebovává na pohon generátoru zanedbatelnou energii 5 wattů – stejnou, jaká se generuje v přístroji.
„Generátor ve skutečnosti svaly dolní končetiny nezatěžuje, ale pomáhá jim tím, že za nás zpomaluje pohyb nohy ,“ říká Donelan.
Vývoj pokračuje dál. V laboratořích Simon Frazer University se už rok pracuje na zdokonaleném typu Biomechanical Energy Harvesteru. Měl by být o poznání lehčí a měl by mít na noze svého majitele příhodněji posunuté těžiště, aby ještě méně překážel při pohybu. Počítá se, že prvními uživateli generátoru Biomechanical Energy Harvesteru budou lidé odkázaní na slabé ale spolehlivé zdroje elektrické energie, například diabetici využívající ke korekci hladiny glukózy v těle automatickou inzulínovou pumpu. K Biomechanical Energy Harvesteru upírají velké naděje i konstruktéři nové generace bionických protéz, které budou ovládány přímo mozkem. Stejně tak by mohlo zařízení dodávat energii do elektrod, kterými jsou z léčebných důvodů drážděny přesně určená centra v mozku např. u pacientů s Parkinsonovou chorobou.
Pro pohon elektrických spotřebičů by mohlo Biomechanical Energy Harvester používat vojáci, policisté, záchranáři nebo turisté. Donelan by byl rád, aby se přístroj stal běžnou výbavou všech, kdo potřebují mít neustále v pohotovosti mobilní telefon nebo laptop. Potřebný příkon by se mohlo podařit zajistit nejen zdokonalením stávajícího kolenního generátoru Biomechanical Energy Harvesteru. Donelan hodlá vyvinout obdobný přístroj využívající energii pohybu horních končetin. Zatím se soustředí na využití spontánního pohybu ramen a dop budoucna nevylučuje ani využití pohybu loktů. Tým vedený Maxem Donelanem pracuje i na vývoji „inteligentní“ verze Biomechanical Energy Harvesteru, která bude pohotově reagovat na chůzi různou rychlostí a v různém terénu tak, aby generátor využil z pohybové energie dolní končetiny maximum.
Pramen: Science
Diskuze:
