Τα πλακάκια συγκομιδής ενέργειας θα μπορούσαν να μετατρέψουν τα βήματα σε δύναμη
Η συλλογή ενέργειας από τους πεζούς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την τροφοδοσία αισθητήρων σε έξυπνες υποδομές, την παρακολούθηση της δομικής υγείας και την παροχή δεδομένων ανίχνευσης περιβάλλοντος. Τα πλακάκια συλλογής ενέργειας έχουν πιθανές εφαρμογές σε μονοπάτια και περιοχές μεγάλου όγκου πεζών, όπως αθλητικές αρένες, αεροδρόμια, σιδηροδρομικούς σταθμούς, εμπορικά κέντρα, γραφεία και πολυκατοικίες.
Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος της τρέχουσας έρευνας για τα πλακίδια συλλογής ενέργειας επικεντρώνεται σε επίπεδο μικροβάτ ή νανοβάτ. Τα τελευταίας τεχνολογίας πλακίδια συλλογής ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας έχουν χαμηλή απόδοση συγκομιδής ενέργειας. Έχουν επίσης πολύ μεγάλη κατακόρυφη κίνηση στο επάνω πάνελ που μπορεί να κάνει το άτομο που περπατά πάνω του να αισθάνεται άβολα. Τα υπάρχοντα πλακίδια συλλογής ενέργειας μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά για να έχουν υψηλότερη απόδοση, μεγαλύτερη απόδοση ισχύος και μια δομή που είναι πιο συμπαγής για πρακτική χρήση.
Ερευνητές από το Virginia Tech κατέληξαν σε ένα νέο πλακίδιο συγκομιδής ενέργειας, το οποίο μπορεί να συλλέξει αποτελεσματικά την κινητική ενέργεια από τα χτυπήματα των ποδιών. Το πλακίδιο εξοικονόμησης ενέργειας έχει σχεδιαστεί για να είναι λεπτό (5 cm) ώστε να είναι δυνατό να στρωθεί στο έδαφος, όπως τα κανονικά πλακάκια. Η αλλαγή μετατόπισης του άνω πλαισίου κατά το χτύπημα του ποδιού μεταδίδεται στην περιστροφική κίνηση της γεννήτριας και ως εκ τούτου συλλέγεται η κινητική ενέργεια. Νέα σχέδια, συμπεριλαμβανομένου του μονόδρομου συμπλέκτη και του σφονδύλου, ενσωματώνονται στο πλακίδιο συγκομιδής ενέργειας για να αυξηθεί η ποσότητα ενέργειας που συλλέγεται ανά χτύπημα ποδιού.
Μέσω της μοντελοποίησης και του συντονισμού παραμέτρων, επιτυγχάνεται η βέλτιστη απόδοση ισχύος και η υψηλή απόδοση. Η κίνηση του επάνω πάνελ έχει σχεδιαστεί για να είναι 6 mm για να έχει τις λιγότερες παρεμβολές στο ανθρώπινο περπάτημα. Τα ελατήρια κάτω από το επάνω πλαίσιο πλακιδίων σπρώχνουν το επάνω πλαίσιο πίσω στην αρχική του θέση μετά το χτύπημα του ποδιού. Πολλά τέτοια πλακίδια μπορούν να κλιμακωθούν για να σχηματίσουν έναν δρόμο ή μια περιοχή.
Πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι κατά το τυπικό ανθρώπινο περπάτημα, το πλακίδιο που συγκεντρώνει ενέργεια μπορεί να παράγει μέση ισχύ 3,6 W, με μέγιστη ισχύ 12 W και μέση ενεργειακή απόδοση 1,8 J ανά βήμα. Αυτό το πλακίδιο εξοικονόμησης ενέργειας έχει πολύ υψηλότερη απόδοση σε σύγκριση με τα υπάρχοντα πλακίδια ενεργειακής συγκομιδής. Καθώς ο αριθμός των πλακιδίων κλιμακώνεται σε δρόμο και καθώς ο αριθμός των ατόμων στα πλακάκια αυξάνεται, η ενέργεια που συλλέγεται αυξάνεται. Μέσω αποθήκευσης και διαχείρισης ενέργειας, η ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλές εφαρμογές, όπως τροφοδοσία αισθητήρων, φόρτιση κινητών τηλεφώνων ή ακόμα και τροφοδοσία φώτων.
Το ίδιο το πλακίδιο συγκομιδής ενέργειας μπορεί να διαμορφωθεί ώστε να είναι αισθητήρες για τη συλλογή πληροφοριών πεζών για να είναι μέρος της «έξυπνης πανεπιστημιούπολης». Κατά τη διάρκεια της βραδινής ώρας, τα φώτα μπορούν να ανάβουν και να σβήνουν με βάση τις δραστηριότητες που γίνονται αισθητές από τον κλιμακωτό δρόμο που συγκεντρώνει ενέργεια. Ο πλακόστρωτος συγκομιδής ενέργειας έχει ήδη παρουσιαστεί την ημέρα της Virginia Tech ICAT και έχει δοκιμαστεί δημόσια. Το πλακίδιο συγκομιδής ενέργειας σχεδιάστηκε για να είναι στεγανό και επιβίωσε σε αρκετούς γύρους δοκιμών. Η ερευνητική ομάδα έχει επίσης λάβει δωρεές από το κοινό για να ολοκληρώσει την έρευνα και να ετοιμαστεί για εγκατάσταση στην πανεπιστημιούπολη. Επί του παρόντος, βρίσκεται υπό σχέδιο για εγκατάσταση στο Drillfield στο Virginia Tech.
Αυτά τα ευρήματα περιγράφονται στο άρθρο με τίτλο Σχεδιασμός, προσομοίωση και πείραμα ενός καινοτόμου πλακόστρωτου υψηλής απόδοσης, που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Applied Energy . Αυτή η εργασία διεξήχθη από τους Mingyi Liu, Rui Lin, Shengxi Zhou, Yilun Yu, Aki Ishida, Margarita McGrath, Brook Kennedy, Muhammad Hajj και Lei Zuo από το Virginia Tech.
