Je tu energia v kymácejúcich stromoch

Predstavte si les stromov, ktorý sa vlieva vo vánku. Teraz si predstavte, že by ste mohli zachytiť túto energiu a použiť ju na dobro - povedzme, aby sa zabránilo smrtiacemu kolapsu mosta.

To je to, čo sa snaží Ryan Harne, výskumník na Štátnej univerzite v Ohiu. Tak trochu. Postavil malé stroje, ktoré napodobňujú štrukturálne vlastnosti stromov, čo umožňuje efektívnejšie zachytávanie energie a jej premenu na elektrinu.

Na čo je vhodný malý generátor stromov? Predstavte si to: Na celom svete sú budovy, mosty a lietadlá vybavené senzormi na meranie vibrácií, ktoré signalizujú, že sa štruktúra zhoršuje a hrozí riziko kolapsu.

"Tieto sa množili po mnohých veľkých štrukturálnych katastrofách, ako sú mosty, ktoré sa zrútili," hovorí Harne obrátený.

Tieto senzory nepoužívajú veľa energie, ale ich spotreba energie je pomerne veľká. V súčasnosti sa spoliehajú hlavne na jednorazové batérie, ktoré sú zbytočné a škodlivé pre životné prostredie.

„Žiarovka bola taká, že hej, skúsme senzory používať vibrácie, ktoré skutočne sledujú,“ hovorí Harne. Je to otázka, na ktorej výskumníci pracujú asi 25 rokov.

A tam prichádzajú stromy. Stromy majú naozaj zaujímavé konštrukčné vlastnosti, ktoré regulujú, ako reagujú na veterné podmienky.

Ukazuje sa, že vykazujú tento podivný fenomén nazývaný vnútorná rezonancia: Menšie vetvy na vonkajšej strane stromu sa vo vetre rýchlo kmitajú a táto energia sa prenáša na dlhšie časové oscilácie vo väčších vetvách a v kmeni. Týmto spôsobom sa energia rozptýli a strom môže odolať silnejším nárazom.

„Existuje len niekoľko naozaj dobrých dôkazov od botanikov, že stromy používajú niektoré skutočne pozoruhodné rozloženie ich frekvencií, na ktorých kmitajú, a to pomáha konsolidovať energiu na účely tlmenia,“ hovorí Harne.

Zaujímalo by ho, či by mohol využiť rovnaký princíp k ďalšiemu cieľu - zachytávaniu energie. Postavil jednoduchú stromovú štruktúru z ocele: šesťpalcový „kmeň“ s jedným trojpalcovým „vetvením“ pripojeným v uhle 90 stupňov. Štruktúra bola vybavená pásom elektromagnetického materiálu, ktorý slúži na premenu vibračnej energie na elektrinu.

Potom pripojil svoj malý stromček k zariadeniu, ktoré ho potriasalo tam a späť na vysokej frekvencii. Nezdalo sa, že by to urobilo veľa, hoci bola zaznamenaná určitá elektrická aktivita.

Keď však do systému vstrekol nejaký „hluk“ - náhodný obraz vibračného vzoru, ktorý by mohol napodobniť poryv vetra alebo zemetrasenie - systém dosiahol bod zlomu a vyššie frekvenčné kmity vetvy sa preniesli do dlhšieho obdobia a väčšie amplitúdové kmity v kmeni stromu. Čo je na tom úhľadné, je to, ako účinnejšie sú tieto vibrácie konvertované na elektrinu - systém viac ako zdvojnásobil svoj výstup napätia po spustení internej rezonancie.

Experiment dokazuje potenciál vibračných senzorov, ktoré sa sami napájajú. Harne však tvrdí, že je ťažké zvýšiť záujem priemyslu o svet, ktorý je tak spojený s jednorazovou technológiou.

„Kedy to vidím online? Pravdepodobne by sme potrebovali väčší dopyt po sebestačnosti. Nie som si istý, či je to v našej spoločnosti tak bohaté, “hovorí.

Harne nie je jediný, kto sa snaží komercializovať energetický potenciál vibrácií. Jedna spoločnosť navrhla veterné elektrárne, ktoré oscilujú namiesto pradenia, ako spôsob zníženia hluku a poškodenia voľne žijúcich živočíchov. Energia z morských vĺn, ktorá by mohla potenciálne spôsobiť obrovské množstvo elektriny, funguje na rovnakých princípoch.