Có năng lượng trong cây đung đưa

Hãy tưởng tượng một rừng cây, đung đưa trong gió. Bây giờ hãy tưởng tượng bạn có thể nắm bắt năng lượng đó và sử dụng nó mãi mãi - giả sử, để ngăn chặn sự sụp đổ chết người của cây cầu.

Đó là những gì Ryan Harne, một nhà nghiên cứu tại Đại học bang Ohio, đang cố gắng thực hiện. Vâng, loại. Ông đã chế tạo những cỗ máy nhỏ bắt chước các đặc tính cấu trúc của cây, cho phép thu năng lượng hiệu quả hơn và chuyển đổi thành điện năng.

Một máy phát điện cây nhỏ tốt cho là gì? Hãy tưởng tượng điều này: Trên toàn thế giới, các tòa nhà, cây cầu và máy bay được trang bị cảm biến để đo rung động, báo hiệu nếu cấu trúc đang xuống cấp và có nguy cơ sụp đổ.

Những người này đã sinh sôi nảy nở sau một số thảm họa cấu trúc lớn, như những cây cầu bị sập, Nghịch đảo.

Cá nhân, những cảm biến này không sử dụng nhiều năng lượng, nhưng khi kết hợp lại với nhau, mức tiêu thụ năng lượng của chúng khá lớn. Ngày nay, họ chủ yếu dựa vào pin dùng một lần, gây lãng phí và có hại cho môi trường.

Harne nói, bóng đèn là thế, hãy để thử và cung cấp năng lượng cho các cảm biến bằng cách sử dụng các rung động mà họ thực sự theo dõi, Harne nói. Đó là một câu hỏi mà các nhà nghiên cứu đã làm việc trong khoảng 25 năm.

Và đó, nơi mà cây cối mọc vào. Cây có các đặc tính cấu trúc thực sự thú vị điều chỉnh cách chúng phản ứng với điều kiện gió.

Hóa ra họ biểu hiện hiện tượng kỳ lạ này gọi là cộng hưởng bên trong: Các nhánh nhỏ hơn ở bên ngoài cây dao động nhanh trong gió và năng lượng này được chuyển sang các dao động thời gian dài hơn trong các nhánh lớn hơn và trong thân cây. Theo cách này, năng lượng bị tiêu tán và cây có thể chịu được những cơn gió dữ dội hơn.

Harne chỉ nói một số bằng chứng thực sự tốt từ các nhà thực vật học rằng cây sử dụng một số phân phối thực sự đáng chú ý về tần số mà chúng dao động và điều đó giúp củng cố năng lượng cho các mục đích làm ẩm.

Anh tự hỏi liệu anh có thể khai thác nguyên tắc tương tự đối với một mục đích khác - thu năng lượng. Ông đã xây dựng một cấu trúc giống như cây đơn giản từ thép: một thân cây có kích thước 6 inch với một nhánh nhánh ba inch duy nhất được gắn ở góc 90 độ. Cấu trúc được trang bị một dải vật liệu điện từ, phục vụ để chuyển đổi năng lượng rung động thành điện năng.

Sau đó, anh ta gắn cây nhỏ của mình vào một thiết bị lắc nó qua lại với tần suất cao. Lúc đầu, nó không xuất hiện nhiều, mặc dù một số hoạt động điện đã được đăng ký.

Nhưng khi anh ta đưa một số tiếng ồn vào hệ thống - một sự ngẫu nhiên của kiểu rung có thể bắt chước một cơn gió hoặc một trận động đất - hệ thống đã đạt đến điểm bùng phát và các dao động tần số cao hơn của nhánh được chuyển sang một khoảng thời gian dài hơn và dao động biên độ lớn hơn trong thân cây. Điều mà gọn gàng về điều đó là những rung động đó được chuyển đổi thành điện hiệu quả hơn bao nhiêu - hệ thống tăng hơn gấp đôi sản lượng điện áp sau khi cộng hưởng bên trong được kích hoạt.

Thí nghiệm chứng minh tiềm năng của các cảm biến rung động cung cấp năng lượng cho chính chúng. Nhưng Harne nói rằng nó rất khó khăn để thu hút sự quan tâm từ ngành công nghiệp trong một thế giới gắn liền với công nghệ dùng một lần.

Khi nào tôi thấy nó xuất hiện trực tuyến? Chúng tôi có lẽ sẽ đòi hỏi một nhu cầu lớn hơn cho sự tự duy trì. Tôi không chắc chắn rằng đó là yêu cầu phong phú trong xã hội của chúng ta, anh ấy nói.

Harne là người duy nhất cố gắng thương mại hóa tiềm năng sức mạnh của sự rung động. Một công ty đã đề xuất các máy phát điện gió dao động thay vì quay tròn, như một cách để giảm tiếng ồn và gây hại cho động vật hoang dã. Năng lượng sóng biển, có khả năng tạo ra một lượng điện khổng lồ, hoạt động theo các nguyên tắc tương tự.