u piezoelektrične ploče su inovativna tehnologija koja omogućava pretvaraju korake, skokove i druge pokrete ljudskog tijela u električnu energiju. Generirana energija dolazi od mehaničkog pritiska primijenjenog na piezoelektrični materijal, koji ima sposobnost generiranja električne struje kada je podvrgnut deformaciji ili trenju.
Najzanimljiviji i najčešće citirani slučaj je slučaj Održiv noćni klub u Londonu, gdje energija koju stvaraju pokreti prisutnih napaja dio rasvjete i drugih električnih sistema. Ove vrste instalacija su počele da se implementiraju u urbanim sredinama sa velikim prometom pješaka, poboljšavajući energetsku efikasnost i smanjujući ugljični otisak.
Kako radi piezoelektricitet?
Fenomen piezoelektričnosti zasniva se na kapacitet određenih materijala za stvaranje električne struje kada se primjenjuje mehanička deformacija. Kada se piezoelektrični materijal, kao što je kvarc, rasteže ili komprimuje, njegovi atomi se preuređuju, stvarajući električnu potencijalnu razliku koja se može kanalisati i iskoristiti.
Ovaj proces ima dvije glavne primjene:
- Direktna proizvodnja energije: Koraci ili koraci ljudi u okruženju, na primjer, stvaraju male električne struje koje se mogu koristiti za osvjetljavanje ili napajanje malih uređaja.
- Proizvodnja električnih signala: Ovo svojstvo se tradicionalno koristi u uređajima kao što su upaljači ili upaljači, gdje se iskra stvara pri svakom pritisku.
Primjena piezoelektrične energije
Piezoelektricitet ima a širok spektar primjena koji ga pozicioniraju kao ključnu tehnologiju za moderne i pametne gradove koji nastoje optimizirati energetsku efikasnost.
Neke od njegovih glavnih aplikacija su:
- Na spratovima prometnih prostora: Zemlje poput Japana počele su da postavljaju piezoelektrične ploče u stanice metroa kako bi kinetičku energiju miliona korisnika pretvorile u električnu energiju.
- Pametni putevi: Izrael je pokrenuo projekte korišćenja prolaska vozila na putevima kao izvora energije. Svakim automobilom u prolazu stvara se mala količina električne energije, što može smanjiti ovisnost o drugim izvorima energije u sistemima cestovne rasvjete.
- Prijenosni uređaji: Piezoelektrična energija se može primijeniti za napajanje biomedicinskih uređaja ili nosivih uređaja koji imaju koristi od ljudskih pokreta, kao što su otkucaji srca ili svakodnevni pokreti.
- Javna rasvjeta: Razvijeni su piezoelektrični trotoari koji pohranjuju energiju proizvedenu na pješačkim prelazima za osvjetljavanje ulica i avenija noću.
Materijali koji se koriste u piezoelektrici
Glavni piezoelektrični materijali su oba prirodni i sintetički, što omogućava njegovu dostupnost i efikasnost u različitim aplikacijama. Ovim materijalima je zajednička unutrašnja kristalna struktura kojoj nedostaje centar simetrije.
Neki od najčešće korištenih piezoelektričnih materijala uključuju:
- Kvarc: Možda najpoznatiji, ovaj kristal je sposoban da proizvodi električnu energiju kada se na njega primeni pritisak.
- Turmalin: Koristi se u senzorima pritiska i drugim elektronskim aplikacijama zbog svoje stabilnosti.
- Keramika: Titanati kao što je olovo-cirkonat titanat (PZT) su vrlo česti u industrijskim aplikacijama zbog svojih visoko podesivih piezoelektričnih svojstava.
Emblematični projekti i inovacije
Širom svijeta postoji nekoliko vodećih projekata koji piezoelektričnu energiju odvode na nove granice. Jedan od najznačajnijih je Movistar projekat na stadionu Santiago Bernabéu u Madridu, gdje su postavljene piezoelektrične ploče ispod tribina stadiona za proizvodnju električne energije iz kretanja navijača. Ova energija je pokretala džinovski LED ekran u obližnjem gradu, omogućavajući stanovnicima da prate utakmicu uživo.
Još jedan zanimljiv slučaj je slučaj Pavegen Systems, kompanija iz Londona koja je postavila piezoelektrične pločice u raznim gradovima kako bi energiju koju generiraju pješaci koristila u održive svrhe. Njihovi projekti pokazuju ogroman potencijal ove tehnologije za poboljšanje održivosti gradova.
Izazov efikasnosti u piezoelektričnosti
Jedan od glavnih izazova sa kojima se suočava ova vrsta tehnologije je efikasnost u pretvaranju kinetičke energije u električnu. Količine proizvedene električne energije su relativno male u poređenju s drugim obnovljivim izvorima energije kao što su solarna ili vjetar. Međutim, njegova trajnost, lakoća integracije sa postojećom infrastrukturom i mogućnost kombinovanja sa drugim čistim energijama, pozicioniraju ga kao vrijednu opciju za urbane projekte ili uređaje koji zahtijevaju malo energije.
Sa scenarijem u kojem se cijena piezoelektričnih materijala smanjuje zahvaljujući masovnoj proizvodnji elektronskih komponenti, budućnost piezoelektričnosti je obećavajuća. Kako se efikasnost i troškovi proizvodnje smanjuju, njegova primjena u pametnim gradovima nastavit će rasti.
Ukratko, piezoelektrična energija Pojavljuje se kao održivo i održivo rješenje za iskorištavanje kretanja ljudi i vozila, posebno u gradovima i okruženjima s velikim prometom. Iako još uvijek postoje izazovi u pogledu poboljšanja efikasnosti, njegov veliki potencijal da dopuni druge obnovljive izvore energije, njegova integracija u urbanu infrastrukturu i sposobnost proizvodnje električne energije u gusto naseljenim prostorima, čine ga atraktivnom opcijom za budućnost energije.