Con el aumento de la población mundial y el desarrollo de la economía, el nivel de consumo de electricidad aumenta constantemente. En promedio, cada 15 años, la cantidad de energía consumida en el mundo se duplica. A medida que aumenta la demanda y las preocupaciones sobre los impactos ambientales, la necesidad de fuentes alternativas de energía renovable se hace cada vez más evidente.
Quizás la alternativa más interesante como posible son los estudios del cuerpo humano como generador de varios tipos de energía.
La relevancia de este enfoque se debe a varios factores.
Primero, es amigable con el medio ambiente. Solo se utiliza energía térmica o energía cinética de movimiento producida por una persona en las condiciones cotidianas.
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En segundo lugar, ahorrar tiempo y recursos para almacenar y transferir energía para aplicaciones útiles.
Hombre de la planta de energía
El primer estudio científico sobre la capacidad de los organismos vivos para generar calor apareció en el siglo VIII. En 1791, el científico italiano Luigi Galvani publica los resultados de su trabajo de 25 años titulado Tratados sobre el poder de la electricidad en el movimiento muscular. El tratado confirmó que la electricidad está presente en un organismo vivo y los nervios sirven como una especie de "cables eléctricos".
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En el siglo XX, los científicos lograron demostrar que el cuerpo humano es una "planta de energía viviente", que genera electricidad como resultado de reacciones químicas continuas. Y se desarrolló la ciencia separada de la electrofisiología.
También se conoce una especie de "capacidad energética" de una persona. Entonces, con una respiración, se genera un vatio, y con un paso tranquilo, puede encender una bombilla de luz de 60 vatios e incluso un teléfono. Durante el descanso, una persona genera unos 100 vatios. Y la mayor producción de energía se logra durante los deportes: hasta 2000 vatios, por ejemplo, al correr.
Por ahora, se han desarrollado varias tecnologías para la acumulación de calor del cuerpo humano y dispositivos para recargar de una persona, que se pueden dividir condicionalmente en dispositivos para recolectar energía para todo un grupo de personas y dispositivos para uso individual.
Calor pasivo
En Europa y América del Norte ya se están utilizando hogares energéticamente eficientes, donde el calor generado por las personas y los electrodomésticos se gasta en calentar el propio edificio. Esto se hace debido al aislamiento térmico, la ausencia de ventilación externa en su estructura y mediante la instalación de un dispositivo de recuperación de calor para transferirlo al sistema de suministro de calor. De esta forma, los residentes pueden lograr ahorros en calefacción de hasta un 90%.
En Francia, la calefacción pasiva de un edificio permite suministrar calor "vivo" a 17 apartamentos. Para ello, la agencia de vivienda social Paris Habitat utiliza el calor de los cuerpos de los pasajeros del metro que pasan por debajo del edificio. El aire caliente se transporta a través de tuberías a intercambiadores de calor que calientan el edificio.
Se llevó a cabo un experimento exitoso en el edificio principal de la Estación Central de Estocolmo, que está equipado con intercambiadores de calor especiales. Los dispositivos recogen el calor generado por los visitantes de la estación y lo transfieren a calentar el agua para calentar el edificio vecino de 13 pisos con un área de 28 mil metros cuadrados. Según estimaciones aproximadas, el sistema puede ahorrar hasta un 25% de la energía utilizada para calentar un edificio.
Energía de masa
Otra tecnología prometedora es la recolección de energía del flujo de personas. La Compañía de Ferrocarriles del Este de Japón de Japón decidió utilizar los grupos de visitantes como un generador prometedor. Se colocaron torniquetes con elementos piezoeléctricos en la estación del metro de Tokio, por donde pasan cientos de miles de personas todos los días. Al acercarse al torniquete, los visitantes pisan los elementos piezoeléctricos instalados en el suelo, y así transmiten energía de la presión de sus cuerpos.
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En Holanda, se han instalado puertas para generadores en la entrada del centro comercial Natuurcafe La Port. Aquí es donde funciona el efecto de empuje. Uno de estos dispositivos produce hasta 4600 kWh por año.
Los flujos de personas más concurridos se encuentran en las principales calles de las principales ciudades del mundo, donde los peatones, en promedio, dan 50 mil pasos al día. El ingeniero británico Lawrence Camball-Cook descubrió cómo usar esto con losas de pavimento. Las baldosas de material flexible especialmente diseñadas se flexionan ligeramente cuando se presionan. Entonces es posible utilizar la energía cinética de una persona, que se convierte en electricidad. Está destinado a iluminar calles, paradas de autobús y escaparates. El innovador producto ya fue probado en los Juegos Olímpicos de Londres en 2012, cuando se obtuvieron 20 millones de julios de energía en dos semanas.
Energía deportiva
Los ingenieros que trabajaban en métodos para transformar la energía del movimiento de las personas, obviamente, no podían pasar por la educación física y los deportes. Uno de los primeros proyectos en esta área fueron las bicicletas estáticas Sport Art, que desempeñan el papel de transformador. Están equipados con un convertidor de energía que genera una corriente de 120 voltios y la alimenta directamente a la red. Para un ciclo de entrenamiento en dicho simulador, es posible obtener de 400 a 800 vatios de energía. Esto cargará la máquina de café, un par de televisores y computadoras portátiles. El dispositivo incluso tiene una aplicación móvil que calcula la cantidad de energía producida.
También hay inventos más tecnológicos, como por ejemplo el balón de fútbol Socceket, que transforma la energía cinética de un impacto en electricidad. En el momento del impacto, la energía generada se transfiere a un mecanismo similar a un péndulo que impulsa un generador. El generador, a su vez, produce y almacena electricidad. La bola tiene una potencia de seis vatios, suficiente para alimentar una lámpara de mesa LED u otro dispositivo pequeño.
Hombre de la batería
El sueño de casi todos los usuarios de dispositivos de bolsillo es caminar por la calle y recargar su teléfono inteligente sin baterías adicionales. Esta idea aún no se ha realizado por completo, pero los científicos se están moviendo gradualmente en esta dirección.
Científicos coreanos han desarrollado un generador flexible de 10 por 10 centímetros, capaz de recargar brazaletes de fitness. La energía se genera por la diferencia de temperatura entre el cuerpo humano y el medio ambiente. El generador produce hasta 40 milivatios de energía.
El fabricante suizo de relojes inteligentes Sequent presentó una tecnología similar. El reloj funciona agitando la manecilla mientras camina. Y este no es un mecanismo de "autoalimentación". En lugar de un resorte, se instala allí un generador, que convierte las vibraciones de la carga en electricidad.
Investigadores de la Universidad de Vanderbilt han inventado un elemento que permite que cualquier movimiento humano produzca corrientes eléctricas. El dispositivo es de tamaño pequeño y se puede colocar directamente sobre la ropa. Su novedad es que la energía de incluso los movimientos más pequeños se recoge, es decir, en frecuencias de hasta 0,01 Hz, y se genera de forma continua.
Es esta tecnología la que tiene el mayor potencial de crecimiento para recargar su teléfono inteligente mientras viaja. Pero, además de cargar dispositivos, los científicos ven posibilidades más extraordinarias: por ejemplo, ropa con rayas incorporadas y un líquido especial que permitirá cambiar colores y patrones usando un teléfono inteligente.
Ya hay desarrollos universales. Por ejemplo, una película piezoeléctrica que se puede utilizar para almacenar energía al escribir en un teclado. O al caminar, si dicha película se coloca en la ropa.
