Obstaja energija v zibanju dreves

Predstavljajte si gozd dreves, ki se ziblje na vetru. Zdaj si lahko predstavljate, da bi lahko to energijo ujeli in jo uporabili za dobro - recimo, da bi preprečili smrtonosni propad mostu.

To skuša storiti Ryan Harne, raziskovalec na državni univerzi Ohio. No, nekako. Zgradil je majhne stroje, ki posnemajo strukturne lastnosti dreves, ki omogočajo učinkovitejšo zajetje energije in pretvorbo v elektriko.

Za kaj je majhen generator dreves? Predstavljajte si to: po vsem svetu so stavbe, mostovi in ​​letala opremljeni s senzorji za merjenje vibracij, ki signalizirajo, če se struktura poslabša in obstaja nevarnost, da se poruši.

"Te se množijo po številnih velikih strukturnih katastrofah, kot so se mostovi zrušili," pravi Harne. Inverse.

Posamezni senzorji ne porabijo veliko energije, vendar so njihova poraba energije precej velika. Danes se zanašajo predvsem na baterije za enkratno uporabo, ki so potratne in škodljive za okolje.

"Žarnica je bila, da poskusimo napajati senzorje z uporabo vibracij, ki jih dejansko spremljajo," pravi Harne. To je vprašanje, ki ga raziskovalci razvijajo že približno 25 let.

In tam drevesa prihajajo. Drevesa imajo zelo zanimive strukturne lastnosti, ki uravnavajo, kako se odzivajo na vetrovne razmere.

Izkazalo se je, da kažejo ta nenavaden pojav, imenovan notranja resonanca: manjše veje na zunanji strani drevesa hitro nihajo v vetru in ta energija se prenaša v daljša nihanja v večjih vejah in v deblu. Na ta način se energija razprši in drevo lahko prenese bolj nasilne sunke.

"Obstajajo samo resnično dobri dokazi botanikov, da drevesa uporabljajo resnično izjemno porazdelitev njihovih frekvenc, na katerih nihajo, in da pomaga utrditi energijo za namene dušenja," pravi Harne.

Spraševal se je, ali bi lahko uporabil isto načelo proti drugemu koncu - zajemanju energije. Iz jekla je zgradil preprosto drevesno strukturo: šest centimetrskih »prtljažnikov« z eno tri-palčno »vejo«, pritrjeno pod kotom 90 stopinj. Struktura je bila opremljena z elektromagnetnim trakom, ki služi za pretvorbo vibracijske energije v elektriko.

Nato je svoje majhno drevo pritrdil na napravo, ki jo je pretresla z visoko frekvenco. Sprva se ni zdelo, da je veliko, čeprav je bila zabeležena določena električna aktivnost.

Ko pa je v sistem vbrizgal nekaj »hrupa« - randomizacijo vzorca vibracij, ki bi lahko posnemal sunek vetra ali potresa - je sistem dosegel prelomno točko in višje frekvenčne oscilacije veje so bile prenesene v daljše obdobje in večja nihanja amplitude v deblu drevesa. Pri tem je lepo, kako učinkoviteje so vibracije pretvorjene v elektriko - sistem je več kot podvojil svoj napetostni izhod po sprožitvi notranje resonance.

Poskus dokazuje potencial vibracijskih senzorjev, ki jih poganjajo sami. Toda Harne pravi, da je težko spodbuditi zanimanje industrije v svetu, ki je tako povezan s tehnologijo za enkratno uporabo.

»Kdaj vidim, da prihaja na spletu? Verjetno bi bilo potrebno večje povpraševanje po samozadostnosti. Nisem prepričan, da je to v naši družbi tako zahtevno, «pravi.

Harne ni edini, ki poskuša komercializirati potencial energije vibracij. Ena družba je predlagala generatorje vetrne energije, ki nihajo namesto predenja, kot način za zmanjšanje hrupa in škode za prosto živeče živali. Moč morskih valov, ki bi lahko ustvarila ogromno količino električne energije, deluje na enakih načelih.