Avec l'augmentation de la population mondiale et le développement de l'économie, le niveau de consommation d'électricité ne cesse d'augmenter. En moyenne, tous les 15 ans, la quantité d'énergie consommée dans le monde double. À mesure que la demande augmente et compte tenu des préoccupations relatives aux impacts environnementaux, le besoin de sources d'énergie renouvelables alternatives devient de plus en plus évident.
Les études sur le corps humain en tant que générateur de divers types d'énergie sont peut-être les alternatives les plus intéressantes.
La pertinence de cette approche est due à un certain nombre de facteurs.
Premièrement, il est écologique. Seule l'énergie thermique ou l'énergie cinétique du mouvement produite par une personne dans des conditions quotidiennes est utilisée.
Deuxièmement, économiser du temps et des ressources pour stocker et transférer l'énergie pour des applications utiles.
Homme de la centrale électrique
La première étude scientifique sur la capacité des organismes vivants à générer de la chaleur est apparue au 8ème siècle. En 1791, le scientifique italien Luigi Galvani publie les résultats de son travail de 25 ans intitulé Treatises on the Power of Electricity in Muscular Movement. Le traité a confirmé que l'électricité est présente dans un organisme vivant, et les nerfs servent de sorte de "fils électriques".
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Au XXe siècle, les scientifiques ont réussi à prouver que le corps humain est une «centrale électrique vivante», qui produit de l'électricité à la suite de réactions chimiques continues. Et la science séparée de l'électrophysiologie a été développée.
Une sorte de «capacité énergétique» d'une personne est également connue. Ainsi, en un seul souffle, un watt est généré, et avec un pas calme, vous pouvez alimenter une ampoule de 60 watts et même un téléphone. Au repos, une personne génère environ 100 watts. Et la plus grande production d'énergie est réalisée pendant le sport - jusqu'à 2000 watts, par exemple, lors du sprint.
À l'heure actuelle, diverses technologies ont été développées pour l'accumulation de chaleur du corps humain et des dispositifs de recharge à partir d'une personne, qui peuvent être conditionnellement divisés en dispositifs de collecte d'énergie pour tout un groupe de personnes et en gadgets à usage individuel.
Chaleur passive
En Europe et en Amérique du Nord, des maisons écoénergétiques sont déjà utilisées, où la chaleur produite par les personnes et les appareils ménagers est utilisée pour chauffer le bâtiment lui-même. Cela est dû à l'isolation thermique, à l'absence de ventilation externe dans sa structure et à l'installation d'un récupérateur de chaleur pour le transférer vers le système d'alimentation en chaleur. Ainsi, les résidents peuvent réaliser des économies de chauffage allant jusqu'à 90%.
En France, le chauffage passif d'un immeuble permet d'alimenter 17 appartements en chaleur "vive". Pour cela, l'agence de logement social Paris Habitat utilise la chaleur des corps des passagers du métro passant sous l'immeuble. L'air chaud est transporté par des tuyaux vers des échangeurs de chaleur qui chauffent le bâtiment lui-même.
Une expérience réussie a été menée dans le bâtiment principal de la gare centrale de Stockholm, qui est équipé d'échangeurs de chaleur spéciaux. Les appareils collectent la chaleur générée par les visiteurs de la station et la transfèrent au chauffage de l'eau pour chauffer le bâtiment voisin de 13 étages d'une superficie de 28 000 mètres carrés. Selon des estimations approximatives, le système peut économiser jusqu'à 25% de l'énergie utilisée pour chauffer un bâtiment.
Énergie de masse
Une autre technologie prometteuse consiste à collecter l'énergie du flux de personnes. La Compagnie japonaise des chemins de fer du Japon oriental a décidé d'utiliser les groupes de visiteurs comme un générateur prometteur. Des tourniquets avec des éléments piézoélectriques ont été placés à la station du métro de Tokyo, où des centaines de milliers de personnes passent chaque jour. A l'approche du tourniquet, les visiteurs marchent sur les éléments piézoélectriques installés dans le sol, et transmettent ainsi l'énergie de la pression de leur corps.
Aux Pays-Bas, des portes de groupe électrogène ont été installées à l'entrée du centre commercial Natuurcafe La Port. C'est là que fonctionne l'effet push. Un de ces appareils produit jusqu'à 4 600 kWh par an.
Les flux de personnes les plus fréquentés se trouvent dans les rues principales des grandes villes du monde, où les piétons font en moyenne 50 000 pas par jour. L'ingénieur britannique Lawrence Camball-Cook a compris comment l'utiliser avec des dalles de pavage. Les carreaux en matériau flexible spécialement conçus fléchissent légèrement lorsqu'ils sont pressés. Il est donc possible d'utiliser l'énergie cinétique d'une personne, qui est convertie en électricité. Il vise à éclairer les rues, les arrêts de bus et les vitrines. Le produit innovant a déjà été testé aux Jeux Olympiques de Londres en 2012, lorsque 20 millions de joules d'énergie ont été obtenus en deux semaines.
Énergie sportive
Les ingénieurs travaillant sur des méthodes de transformation de l'énergie de mouvement des personnes ne pouvaient évidemment passer par l'éducation physique et le sport. L'un des premiers projets dans ce domaine a été les vélos d'exercice Sport Art, qui jouent le rôle de transformateur. Ils sont équipés d'un convertisseur d'énergie qui génère un courant de 120 volts et l'alimente directement dans le réseau. Pour un cycle d'apprentissage sur un tel simulateur, il est possible d'obtenir de 400 à 800 watts d'énergie. Cela rechargera la machine à café, quelques téléviseurs et ordinateurs portables. L'appareil dispose même d'une application mobile qui calcule la quantité d'énergie produite.
Il existe également des inventions plus technologiques, par exemple le ballon de foot Socceket, qui transforme l'énergie cinétique d'un impact en électricité. Au moment de l'impact, l'énergie générée est transférée à un mécanisme de type pendule qui entraîne un générateur. Le générateur, à son tour, produit et stocke de l'électricité. La boule a une puissance de six watts, suffisante pour alimenter une lampe de table à LED ou un autre petit appareil.
Homme de batterie
Le rêve de presque tous les utilisateurs de gadgets de poche est de marcher dans la rue et votre smartphone se recharge sans piles supplémentaires. Cette idée n'a pas encore été pleinement réalisée, mais les scientifiques évoluent progressivement dans cette direction.
Des scientifiques coréens ont mis au point un générateur flexible de 10 sur 10 centimètres, capable de recharger les bracelets de fitness. L'énergie est générée par la différence de température entre le corps humain et l'environnement. Le générateur produit jusqu'à 40 milliwatts d'énergie.
Une technologie similaire a été présentée par le fabricant suisse de montres intelligentes Sequent. L'horloge fonctionne en agitant la main en marchant. Et ce n'est pas un mécanisme «d'auto-alimentation». Au lieu d'un ressort, un générateur y est installé, qui convertit les vibrations de la charge en électricité.
Des chercheurs de l'Université Vanderbilt ont inventé un élément qui permet aux courants électriques d'être produits par n'importe quel mouvement humain. L'appareil est de petite taille et peut être placé directement sur les vêtements. Sa nouveauté est que l'énergie même des plus petits mouvements est collectée, c'est-à-dire à des fréquences allant jusqu'à 0,01 Hz, et elle est générée en continu.
C'est cette technologie qui a le plus grand potentiel de croissance pour recharger votre smartphone lors de vos déplacements. Mais, en plus de charger des gadgets, les scientifiques voient des possibilités plus extraordinaires: par exemple, des vêtements avec des rayures intégrées et un liquide spécial qui permettra de changer les couleurs et les motifs à l'aide d'un smartphone.
Il y a déjà des développements universels. Par exemple, un film piézoélectrique qui peut être utilisé pour stocker de l'énergie lors de la frappe sur un clavier. Ou en marchant, si un tel film est placé sur des vêtements.