Piezoelectric energy: Paggamit ng paggalaw ng tao upang makabuo ng kuryente

ang piezoelectric plates ay isang makabagong teknolohiya na nagpapahintulot gawing elektrikal na enerhiya ang mga yabag, pagtalon at iba pang galaw ng katawan ng tao. Ang enerhiya na nabuo ay nagmumula sa mekanikal na presyon na inilapat sa isang piezoelectric na materyal, na may kakayahang makabuo ng isang electric current kapag napapailalim sa deformation o friction.

Ang pinaka-curious at madalas binanggit na kaso ay ang sa napapanatiling nightclub sa London, kung saan ang enerhiyang nalilikha ng mga galaw ng mga dadalo ay nagpapagana sa bahagi ng ilaw at iba pang mga electrical system. Nagsimula nang ipatupad ang mga ganitong uri ng pag-install sa mga kapaligirang pang-urban na may mataas na trapiko ng pedestrian, pagpapabuti ng kahusayan sa enerhiya at pagbabawas ng carbon footprint.

Paano gumagana ang piezoelectricity?

Ang phenomenon ng piezoelectricity ay batay sa kapasidad ng ilang mga materyales upang makabuo ng isang de-koryenteng kasalukuyang kapag ang isang mekanikal na pagpapapangit ay inilapat. Kapag ang isang piezoelectric na materyal, tulad ng quartz, ay naunat o naka-compress, ang mga atomo nito ay muling ayusin, na lumilikha ng isang de-koryenteng potensyal na pagkakaiba na maaaring i-channel at gamitin.

Ang prosesong ito ay may dalawang pangunahing aplikasyon:

• Direktang pagbuo ng enerhiya: Ang mga yapak o hakbang ng mga tao sa isang kapaligiran, halimbawa, ay bumubuo ng maliliit na agos ng kuryente na maaaring magamit upang maipaliwanag o mapagana ang maliliit na aparato.
• Paggawa ng mga de-koryenteng signal: Tradisyonal na ginagamit ang property na ito sa mga device gaya ng mga lighter o lighter, kung saan nagkakaroon ng spark sa bawat press.

Mga aplikasyon ng piezoelectric energy

Ang piezoelectricity ay may a malawak na hanay ng mga aplikasyon na nagpoposisyon nito bilang isang pangunahing teknolohiya para sa mga moderno at matalinong lungsod na naglalayong i-optimize ang kahusayan sa enerhiya.

Ang ilan sa mga pangunahing aplikasyon nito ay:

• Sa sahig ng mga abalang espasyo: Ang mga bansang tulad ng Japan ay nagsimulang mag-install ng mga piezoelectric plate sa mga istasyon ng subway upang i-convert ang kinetic energy ng milyun-milyong user sa kuryente.
• Mga matalinong kalsada: Ang Israel ay naglunsad ng mga proyekto upang gamitin ang pagdaan ng mga sasakyan sa mga kalsada bilang pinagmumulan ng enerhiya. Sa bawat dumaraan na sasakyan, may nabubuong maliit na halaga ng kuryente, na maaaring mabawasan ang pag-asa sa iba pang mga mapagkukunan ng enerhiya sa mga sistema ng pag-iilaw sa kalsada.
• Portable na aparato: Maaaring ilapat ang piezoelectric energy sa mga biomedical na device o mga wearable na nakikinabang sa paggalaw ng tao, gaya ng tibok ng puso o pang-araw-araw na paggalaw.
• Pampublikong ilaw: Ang mga piezoelectric na pavement ay binuo na nag-iimbak ng enerhiya na nalilikha ng mga tawiran ng pedestrian upang maipaliwanag ang mga kalye at mga daanan sa gabi.

Mga materyales na ginamit sa piezoelectricity

Ang pangunahing piezoelectric na materyales ay pareho natural at sintetiko, na nagbibigay-daan sa kakayahang magamit at kahusayan nito sa iba't ibang mga application. Ang mga materyales na ito ay may magkakatulad na panloob na mala-kristal na istraktura na walang sentro ng simetrya.

Ang ilan sa mga pinaka-karaniwang ginagamit na piezoelectric na materyales ay kinabibilangan ng:

• Kuwarts: Marahil ang pinakakilala, ang kristal na ito ay may kakayahang makabuo ng kuryente kapag inilapat ang presyon dito.
• Tourmaline: Ginagamit sa mga sensor ng presyon at iba pang mga elektronikong aplikasyon dahil sa katatagan nito.
• Palayok: Ang mga titanate tulad ng lead-zirconate titanate (PZT) ay napakakaraniwan sa mga pang-industriyang aplikasyon dahil sa kanilang napakahusay na piezoelectric na katangian.

Mga emblematic na proyekto at inobasyon

Sa buong mundo, may ilang flagship project na nagdadala ng piezoelectric energy sa mga bagong hangganan. Isa sa mga pinaka-kapansin-pansin ay ang Proyekto ng Movistar sa Santiago Bernabéu Stadium sa Madrid, kung saan inilagay ang mga piezoelectric plate sa ilalim ng stadium stand upang makabuo ng kuryente mula sa paggalaw ng mga fan. Ang enerhiya na ito ay nagpapagana ng isang higanteng LED screen sa isang kalapit na bayan, na nagpapahintulot sa mga residente na subaybayan nang live ang laban.

Ang isa pang kawili-wiling kaso ay ang ng Mga Pavegen System, isang kumpanya sa London na nag-install ng mga piezoelectric tile sa iba't ibang lungsod upang magamit ang enerhiya na nabuo ng mga pedestrian para sa mga layuning napapanatiling. Ang kanilang mga proyekto ay nagpapakita ng napakalaking potensyal ng teknolohiyang ito upang mapabuti ang pagpapanatili ng mga lungsod.

Ang hamon ng kahusayan sa piezoelectricity

Isa sa mga pangunahing hamon na kinakaharap ng ganitong uri ng teknolohiya ay ang kahusayan sa pag-convert ng kinetic energy sa kuryente. Ang dami ng kuryenteng nalilikha ay medyo maliit kumpara sa iba pang renewable energy sources tulad ng solar o hangin. Gayunpaman, ang tibay nito, ang kadalian ng pagsasama sa mga umiiral na imprastraktura at ang posibilidad na pagsamahin ito sa iba pang malinis na enerhiya, iposisyon ito bilang isang mahalagang opsyon para sa mga proyekto sa lungsod o mga aparato na nangangailangan ng kaunting enerhiya.

Sa isang senaryo kung saan ang halaga ng mga piezoelectric na materyales ay bumababa salamat sa mass production ng mga electronic na bahagi, ang hinaharap ng piezoelectricity ay may pag-asa. Habang bumababa ang kahusayan at mga gastos sa produksyon, patuloy na tataas ang aplikasyon nito sa mga matalinong lungsod.

Sa madaling salita, ang piezoelectric na enerhiya Lumilitaw ito bilang isang mabubuhay at napapanatiling solusyon upang samantalahin ang paggalaw ng tao at sasakyan, lalo na sa mga lungsod at mga kapaligirang may mataas na trapiko. Bagama't may mga hamon pa rin sa mga tuntunin ng pagpapabuti ng kahusayan, ang malaking potensyal nito na umakma sa iba pang pinagkukunan ng nababagong enerhiya, ang pagsasama nito sa imprastraktura sa lunsod at ang kakayahang makabuo ng elektrisidad sa mga lugar na makapal ang populasyon, ay ginagawa itong isang kaakit-akit na opsyon para sa hinaharap ng enerhiya.