포함되지 않은 배터리: 소규모 에너지 수확이 미래를 어떻게 강화할 것인가

유서 깊은 크리스털 라디오는 1900년대 초부터 사용되어 왔지만 매우 독특한 이유 때문에 오늘날에도 여전히 사람들이 만들고 사용하고 있습니다. 특별히 시끄럽지도 않고, 멀리 있는 방송국을 포착하지도 않으며, 그 미학도 확실히 당신의 고상한 친구들에게 깊은 인상을 주지 않을 것입니다. 하지만 이 오래된 학교의 경이로움은 다른 라디오가 할 수 없는 단 하나의 특권을 제공합니다. 즉, 전통적인 전원 없이 작동합니다. 맞습니다. 코드도 없고, 배터리도 없고, 햄스터 바퀴도 없습니다.

이것이 어떻게 가능한지? 수정 라디오는 전파 자체에서 필요한 모든 전력을 얻기 때문입니다.

정말 멋지죠?

전파, 알다시피, ~이다 에너지. 이는 다음과 같이 작동합니다. 라디오 방송국은 오디오를 전파로 변환한 다음 송신기에서 빛의 속도로 전방향으로 이동합니다. 이러한 파동은 본질적으로 전자기장입니다. 이는 AC 콘센트로 흐르는 전력과 크게 다르지 않은 전기 에너지의 형태이며 단지 모든 방향으로 분사됩니다. 실제로 집에 도달하는 부분적인 양은 전혀 강력하지 않습니다.

다른 전원이 없는 크리스털 라디오는 접근하는 전자기장을 가능한 한 많이 "수집"해야 합니다. 이는 상당한 양의 안테나(보통 긴 구리선), 주파수(파동 수)에 맞춰진 "코일"을 사용하여 수행됩니다. 초당) 원하는 방송국의 오디오 신호를 추출하는 "감지기"와 오디오 신호를 다시 소리로 변환하는 이어폰 파도.

크리스털 라디오 자체는 얼마 전에 유행에서 벗어났지만 방정식의 "에너지 수확" 부분은 – 문자 그대로나 비유적으로나 권력이 허공에서 게걸스럽게 먹어치워지는 상황은 이제 주목할만한 혼란의 한복판에 있습니다. 르네상스. 댄스 클럽의 열광적인 에너지 활용부터 인체에서 발산되는 열 활용에 이르기까지 엔지니어들은 우리 주변의 세계에서 아직 개발되지 않은 에너지원을 찾고 있습니다. 그리고 결과를 얻고 있습니다. 전원 콘센트와 배터리가 더 이상 충분하지 않은 이유와 과학자들이 이에 대해 수행하는 작업은 다음과 같습니다.

그것은 권력에 대한 우리의 갈망에 관한 것입니다. 우리는 알람시계, 토스터기, 커피포트 등 집 주변의 다양한 장치를 작동하면서 하루를 시작합니다. 그런 다음 우리는 더 많은 에너지에 대한 갈증을 해소할 수 없는 차에 올라탔습니다. 아니면 버스를 타고 이동하면서 노트북, 태블릿, 스마트폰, 뮤직 플레이어, 휴대용 게임 시스템을 가지고 놀 수도 있습니다. 궁극적으로 우리의 하루는 시작된 대로 흘러갑니다. 우리가 해야 할 일을 하기 위해서는 다양한 형태의 전기에 의존해야 합니다.

소비 과부하

이 그림에는 몇 가지 이상의 잘못된 점이 있습니다. 우선, 우리가 지속적으로 새 배터리를 구입하든, 충전식 배터리를 충전하든, 아니면 단지 달리기만 하든 상관없습니다. AC 전류를 사용하는 장치에서 전력은 비용이 많이 들고 돈을 많이 소모하는 자원이므로 절대로 멈출 수 없을 것 같습니다. 태워 버리는.

활력을 유지하는 데 드는 금전적 비용 외에도 지구에 대한 비용도 있습니다. 미국 환경보호국(EPA)에 따르면 미국인들은 거의 30억 개의 건전지를 구입합니다. 라디오, 장난감, 휴대폰, 시계, 모바일 컴퓨터 및 휴대용 전동 공구를 작동하기 위해 매년 배터리를 구입합니다. 그리고 오늘날 다소 계몽된 사회에서도 이들 중 대다수는 결국 매립지에 버려집니다. 여기에서 그들은 수십 년에 걸쳐 분해되어 모든 종류의 부식성 물질을 주변 토양과 지하수로 흡수하게 됩니다. 이는 빙산의 일각에 불과합니다. 수력 발전 댐에서 원자력 발전소, 디젤 발전기에 이르기까지, 와트에 대한 우리의 갈증은 지구를 강타합니다.

에너지 수확이 문제를 해결할 수 있는 곳이 바로 여기입니다. 청정 전력을 위해 주변 환경을 활용하는 방법의 예로 풍력 터빈과 태양광 발전이 즉시 떠오르지만, 둘 다 수확하는 전력원의 가용성에 따라 제한됩니다. 바람이 불지 않거나 태양이 빛나지 않으면 거의 많은 에너지를 얻을 수 없습니다.

그러나 더 작은 규모로 완전히 다른 수준의 에너지 수확이 있습니다. 현재 우리가 사용하는 많은 개인용 휴대용 전자 제품은 전기를 많이 필요로 하지 않기 때문에 우선, 이전에는 미미했던 양의 에너지를 수확할 수 있는 기회가 갑자기 나타나고 있습니다. 어디에나.

다시는 충전할 필요가 없는 휴대폰, 음악 플레이어, 노트북을 의미할 수도 있습니다.

안테나 스트랩: 전파 수확

허공에서 전기를 끌어내는 가장 눈에 띄는 접근법 중 하나는 유서 깊은 크리스털 라디오에 대한 찬사입니다. 당연히 전파로부터 에너지를 수확합니다.

영국 루턴에 있는 베드퍼드셔 대학교 무선 연구 센터에서는 세 명의 똑똑한 사람들이 전파 수확 기술을 연구하고 있습니다. 그들은 언젠가는 배터리와 AC 전원에 대한 소비자의 의존도를 줄일 뿐만 아니라 환경에 미치는 영향도 줄일 것이라고 믿고 있습니다.자세한 내용을 알아보기 위해 팀을 이끄는 Ben Allen과 이야기를 나눴습니다. Allen과 그의 동료들은 지난 2월 이 기술을 개발하고 전파 수확에 대한 특허 출원을 제출했다고 발표하면서 국제적인 주목을 받았습니다. 일부 사람들은 그것이 세계 최초라고 주장했지만 Allen의 그룹은 동일한 전망을 조사하고 있는 전 세계의 많은 그룹 중 하나일 뿐입니다. 실제로, 저명한 세르비아계 미국인 과학자이자 공인된 천재인 니콜라 테슬라(Nikola Tesla)는 100여 년 전에 무선 에너지 전송 현상을 입증했습니다. 그럼에도 불구하고 Allen과 그의 팀은 이 기술을 다른 사람들이 거의 가지지 못한 수준까지 끌어 올렸습니다. Allen에 따르면, 팀이 제안한 솔루션은 약 1MHz이며 때로는 'AM 대역'이라고도 불리는 주파수 대역에 중점을 둡니다. 우리가 에너지를 수확하는 것이 반드시 이러한 신호일 필요는 없지만, 고주파에 비해 장점이 있다고 생각하는 중파에 초점을 맞춰 왔습니다.”개념의 중심에는 안테나가 있습니다. Allen은 안테나를 풍차에 비유합니다. “(전파)파는 안테나로 전류를 유도하고, 이를 DC로 변환하여 전력이 필요한 장치에 적용합니다. 안테나가 클수록 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다. 안테나는 풍차와 같습니다. 풍차가 클수록 더 많은 전력을 사용할 수 있습니다.”

Allen은 또한 이 기술이 기존 장치에 새로 장착될 수 있고 비교적 컴팩트하다는 점을 재빨리 자랑했습니다. 광범위한 전파 수확이 결국 너무 많은 에너지를 진공상태로 만들어 아무것도 남지 않을 수 있다는 우려에 대해 Allen은 다시 풍차 카드를 사용합니다. “우리는 매우 작고 신호에 미미한 영향을 미치는 안테나를 사용합니다. 마치 어린이의 풍차가 바람에 미치는 영향과 비슷합니다. 매우 큰 장치가 있다면 그 뒤에 있는 신호를 수신하기 어려울 것입니다. 대형 풍력 발전기 뒤에는 바람이 부족합니다.”명백한 장점은 수확량이 일정하다는 것입니다. 원천. Allen이 설명했듯이 전파 수확은 햇빛이나 바람에 의존하지 않습니다. 또한 열 차이(이 기사 뒷부분에서 논의되는 열전 에너지 수확의 개념)에 의존하지도 않습니다. 전파는 언제나 대도시 지역에서는 더욱 그렇습니다. 더욱이 Allen은 "원칙적으로 시골 지역에서 잘 작동하며 전파는 고주파수에 비해 상대적으로 건물에 잘 침투해야 합니다."라고 말했습니다.

전파는 수확 가능한 주스를 많이 담지 못하므로 Allen과 그의 팀은 현재 초저전력 장치를 목표로 삼고 있습니다. 가끔씩만 전력을 요구하는 작업을 실행하고 그렇지 않은 경우에는 그대로 유지되는 무선 센서 네트워크 노드와 같은 제품 대기 모드. 미래의 후보에는 리모콘과 시계가 포함됩니다.

Allen은 “일부 응용 분야에서는 에너지 공급을 돕기 위해 충전식 배터리가 필요하지만 (심지어 배터리도) 수확된 에너지로 충전됩니다.”라고 말합니다. “이로 인해 모든 장치의 수명이 제한되고 결국 배터리 성능이 저하되어 교체해야 합니다. 이는 몇 년 후일 수 있지만 배터리 기술, 온도 및 충전 주기에 따라 달라질 수 있습니다."

그럼에도 불구하고 태블릿이나 손전등과 같은 고전류 전류 소모 장치는 결코 문제의 일부가 될 수 없습니다. 만약 그렇다면 – 그리고 우리가 여기에서 길을 한참 아래로 보고 있다면 – 전파 수확이 거의 확실히 유일한 전력원은 아닐 것입니다. "정기적인" 재충전에 의존하지만 잠재적으로 충전도 가능한 충전식 배터리를 생각해 보십시오. 에너지 수확 대안의 융합, 그리고 미래가 어떻게 될지에 대한 아이디어를 얻기 시작합니다. 잡고 있다.

좋은 진동: 압전 에너지 하베스팅

동시에 전 세계의 댄스 클럽에서는 후원자들이 즐겁게 밤을 보내곤 합니다. 분명히 이 세상에는 선회에 집착하는 사람들을 위한 자리가 항상 있을 것입니다. 그러나 우리는 빗나간다. 여기서 요점은 이들 클럽 중 일부가 다른 클럽과 다르다는 것입니다. 댄스홀을 "녹색화"하려는 움직임이 진행되고 있는 것 같습니다. 그리고 재사용되는 물부터 옥상 터빈까지, 그 움직임은 날이 갈수록 더욱 강해지고 있습니다.

실제로는 바닥까지 쭉 뻗어있습니다. 댄스 플로어, 즉.

아시다시피, 수십, 수백 명의 사람들이 비트에 맞춰 반복적으로 바운스를 하면 엄청난 양의 에너지가 생성됩니다. 지금까지 그 에너지는 바닥과 그 아래에 있는 모든 것으로 소멸되었습니다. 하지만 어떻게든 활용할 수 있다면 어떨까요?

"압전"을 사용하면 가능합니다. 이 세상에는 압력을 가할 때 전력량을 생성하는 크리스탈 및 세라믹 기반의 특정 재료가 있는 것 같습니다. 댄스 클럽 바닥과 같이 계속해서 두드리는 소리가 나는 곳에 이러한 재료를 놓으면 그 두드리는 소리를 활용하여 사용 가능한 전기를 생산할 수 있습니다. 실제로 로테르담의 지속 가능한 댄스 클럽(Sustainable Dance Club)과 같은 회사에서는 이미 자체적으로 전력을 공급하는 조명 댄스 플로어를 설치하여 바로 그 일을 하고 있습니다.

압전 푸시는 댄스 클럽에만 국한되지 않습니다. 도쿄의 기차역에서는 이 효과를 사용하여 전광판과 개찰구에 전력을 공급하고, 파리의 보도에서는 가로등에 빛을 공급합니다.

뉴욕 이타카에 있는 코넬 나노스케일 과학 및 기술에서는 다소 다른 접근 방식이기는 하지만 이 모든 멋진 압전 재료를 소비자 세계로 가져오려는 계획이 진행 중입니다. 이 의상의 이름은 MicroGen Systems, Inc이며 관련 사람들이 장기적으로 그 안에 있는 것처럼 보입니다. CEO인 Mike Perrotta는 회사가 2007년에 설립되었으며 "대규모 투자 계약이 체결된" 후 2010년에 통합되었다고 말했습니다. Perrotta는 지금까지의 작업 시간을 20,000 범위로 추정합니다.추진의 중심에는 MicroGen의 독점 압전 진동 에너지 수확기(PZEH) 기술이 있습니다. MicroGen에 따르면 이 개념은 충전식 배터리 수명을 연장하거나 배터리가 전혀 필요하지 않게 될 것이라고 합니다. 초기 순열은 컴퓨터 CPU처럼 보이는 아주 작은 장치인 "BOLT060 MicroPower Generator"입니다. 순전히 가해진 진동에 의해서만 작동하며 이론적으로 20년 이상 작동해야 합니다.

진동을 기반으로 한 소형 수확 기술이 필요한 이유는 무엇입니까?

Perrotta는 "진동은 어디에나 있으며 온도 차이, 빛, 무선 주파수 또는 기타 유형의 소스에 의존하지 않습니다."라고 말합니다. “연결된 모든 것은 진동하며, 전기에 연결되어 있지 않더라도 많은 것들은 자연적인 조화를 가지고 있습니다. 우리는 가축의 건강과 상태를 모니터링하기 위해 온도 센서와 무선 라디오를 갖춘 이러한 장치를 소의 뱃속에 배치하는 것에 대한 대화도 나누었습니다. 아직 가축에 연결된 것을 본 적이 없습니다.”

소를 제외하고 Perrotta는 다양한 저인발 응용 분야에서 MicroGen 압전 기술을 구상하고 있습니다. “우리를 마이크로 발전소라고 생각하면 MicroGen이라는 이름이 붙습니다. 손전등 등을 재충전하려면 (우리 기술에 비해) 너무 많은 전력이 필요합니다. 하지만 모바일에 손전등 앱을 설치하면 꽤 효과가 좋습니다.”

“의류 건조기는 또 다른 예입니다. 현재 센서 기술은 전체 세탁물의 평균 습도만 측정하므로 더 많은 에너지가 필요합니다. 이제 장치에 전원을 공급하여 센서를 재배치할 수 있으므로 옷의 습도를 더 정확하게 표시하고 건조기를 더 정확하게 중지할 수 있습니다. 이렇게 하면 상당한 에너지 소비가 절약됩니다. 현재 미국, 캐나다 및 유럽 시장의 모든 차량에 장착된 타이어 공기압 모니터링 시스템은 배터리 없이도 작동할 수 있습니다. 그렇지 않은 경우 당사 시스템은 자동차 수명이 다할 때까지 지속되므로 매립지에 있는 배터리 수를 줄일 수 있습니다. 특히 산업 및 상업 분야에서 더 많은 사례가 에너지 소비를 줄이고 안전 및 보안을 향상시키는 것을 목표로 하고 있습니다.”

Perrotta는 이 기술이 현재 다소 약한 200 마이크로와트를 제공할 수 있다고 주장하지만 단기적으로는 그 수치가 두 배, 어쩌면 세 배가 될 것으로 예상합니다. 모바일 장치의 효율성 향상도 도움이 될 수 있습니다. Perotta는 “지난 몇 년 동안에도 이러한 장치의 전력 수요가 50~80% 정도 크게 감소한 것을 확실히 확인했습니다.”라고 말합니다. “우리는 이러한 현상이 계속될 것으로 예상하며 평방밀리미터당 출력이 증가할 것으로 예상합니다. 소비자 부문에서의 우리 목표는 모바일 장치를 '세류 충전'하여 마지막 플러그인 충전 후 배터리가 빨리 소모되지 않도록 하는 것입니다."

가까운 시일 내에 MicroGen 장치는 고체 배터리 또는 슈퍼 커패시터와 결합될 것입니다. 하지만 최종 목표는 “배터리가 없는 것입니다. 그러나 그 중 대부분은 센서 및 무선 무선 전력 수요에 대한 추세에 따라 달라질 것입니다.”

MicroGen의 솔루션이 이러한 목표를 달성할지 여부는 아직 알 수 없지만 단순한 잠재력만으로도 충분했습니다. 뉴욕주 에너지 연구개발청(New York State Energy Research and Development Authority)은 단 한 달에 120만 달러의 보조금을 회사에 수여합니다. 전에.

통조림 열: 열전 에너지 수확

전파와 진동에서 에너지를 활용하는 것이 불가능해 보인다면 Jetson 가족이 그런 일을 한 적이 있었나요? – 크기에 대해 다음 개념을 시도해 보십시오. 체온.

그러나 그것이 바로 그들이 웨이크 포레스트 대학의 나노기술 및 분자 재료 센터에서 연구하고 있는 일입니다. 이 기술은 "열전(thermoelectric)"이라고 불리며, 열전에 대한 웨이크 포레스트(Wake Forest) 접근 방식은 다음과 같습니다. “파워 펠트.” 이 신비한 직물을 만지기만 해도 체온이 전기로 변환되는 것 같습니다 현재의.

다음으로 그들은 우리에게 달의 위치를 ​​알려줄 것입니다. ~ 아니다 치즈로 만든.

그렇다면 이 파워 펠트(Power Felt)는 정확히 무엇입니까? 우선, 그것은 실제로 직물처럼 보입니다. 물론 미래 지향적인 패브릭이지만 그럼에도 불구하고 패브릭입니다. 유연한 플라스틱 섬유에 고정된 탄소 나노튜브로 만들어진 이 제품은 사실상 모든 것을 "감쌀" 수 있는 것처럼 보입니다. Wake Forest 사람들은 이를 "웨어러블 파워"라고 부릅니다. 그런 다음 그들은 우주선에 뛰어들어 고향 은하계로 날아갑니다.

웨이크 포레스트의 물리학 교수이자 Power Felt의 발명가인 PhD 보유자 David Carroll이 복잡한 사항을 자세히 설명하도록 하겠습니다.

“우리의 재료는 열전 모듈이 작동하는 방식으로 작동합니다. 당신이 손에 금속 막대를 쥐고 ​​있다고 상상해보십시오. 바의 한쪽 끝을 단단히 잡고 다른 쪽 끝은 자유롭게 잡습니다. 이제 금속을 구성하는 전자는 자유롭게 움직일 수 있으며 손이 전자를 가열합니다. 따라서 손 아래의 전자는 막대 반대쪽 끝에 있는 전자보다 더 빠르게 움직입니다. 이는 이러한 전자가 빠르게 퍼져 열원에서 멀어진다는 것을 의미합니다. 차가운 끝으로 이동하면 뜨거운 끝에서 전자가 부족해집니다. 그들은 차가운 끝 부분에 과잉 전자를 생성합니다. 이는 열전 전압이라고 불리는 전압을 형성하며, 온도 차이가 있는 한 이 전압은 존재합니다.”

"정기적인" 재충전에 의존하지만 잠재적으로 에너지 수확을 결합하여 충전할 수도 있는 충전식 배터리를 생각해 보세요. 대안을 모색하면 미래가 어떻게 될지에 대한 아이디어를 얻기 시작합니다.”문제는 결국 열전도성으로 인해 반대쪽 끝이 뜨거워진다는 것입니다. 금속의. 금속 막대 대신 플라스틱 매트릭스에 많은 나노섬유를 사용함으로써 전자는 여전히 아래로 이동할 수 있습니다. 그러나 섬유의 접합부를 가로질러 전달되지 않기 때문에 열이 차단됩니다. 섬유에. 이것이 우리가 직물을 만든 방법입니다. 우리의 '금속' 섬유는 탄소 나노튜브입니다. 그리고 직물 내부에는 전자 나노섬유가 층층이 쌓여 있어 전자와 정공이 자유롭게 흐를 수 있습니다.”

캐롤은 자신의 발명품의 장점을 칭찬하지만 그 역시 현실적입니다. 그는 배터리를 교체하지 않을 것이라고 말했습니다. 어쨌든 아직은 아닙니다. "온도 구배가 큰 영역"이 존재하지 않는 한 작동하지 않습니다. 인체는 실행 가능한 장소입니다. 자동차 후드나 비행기 좌석도 마찬가지입니다.

“시장 관점에서 보면 저렴한 배터리 사용이 더욱 매력적이게 될 것입니다. 일반적으로 시장 진출을 위해서는 너무 많은 것을 너무 빨리 바꾸고 싶지 않기 때문에 기존 배터리 기술과 결합하게 됩니다. 휴대폰은 한 번 충전하면 더 오래 지속됩니다. 여객기에서는 더 작은 내부 발전기를 사용하여 무게와 비용을 절약할 수 있습니다.”

Power Felt는 전기 자동차나 냉장고처럼 에너지를 많이 소모하는 가전제품을 작동시키지는 않지만(Carroll은 1제곱센티미터가 "두께에 따라 나노와트에서 10분의 1 마이크로와트까지"), 이는 분명히 현재의 전력 구조를 다음과 같은 분야에서 상당히 강화할 수 있을 것입니다. 응용 프로그램. Carroll은 "열 회수가 냉각 엔진이나 탑승자로부터 발생하기 때문에 하이브리드 자동차의 충전 시간이 단축되는 것을 상상해 보십시오."라고 말합니다.

Carroll은 또한 Power Felt가 Tyvek 주택 포장재를 대신하여 "저렴한 태양열 어레이로 많은 전력을 생산"할 수 있다고 말하면서 주택 건설에도 관심을 기울이고 있습니다.

Carroll은 모바일 세계에서도 Power Felt의 사례를 제시하며, 제조 시점에서 배터리 덮개에 Power Felt의 견본이 포함될 수 있다고 제안했습니다. 해당 배터리를 "따뜻한 것" 위에 올려두기만 하면 부분적으로 자체 충전이 됩니다. 그러나 어쨌든 지금까지는 일반 배터리 충전을 대체하는 것이 아니라 기능을 강화하는 문제입니다. Carroll이 묻습니다. “공항에 갔는데 전화기 전원이 꺼진 적이 있나요? 누군가 당신을 데리러 오라고 마지막으로 전화를 거는 것이 좋지 않을까요? 몸의 열에서 나오는 힘이 이것을 할 수 있습니다.” 

런닝맨: 인간의 모션에너지 하베스팅

지금까지 우리는 전통적인 전원에 대한 의존도를 줄이는 데 도움이 될 것으로 보이지만 일반적으로 이러한 전원을 완전히 대체할 만한 매력이 없는 세 가지 개념을 살펴보았습니다. 이러한 추세는 네 번째이자 마지막 항목인 생체역학적 "인간 동작" 에너지 수확에서도 계속됩니다. 맞습니다. 이 기술은 단순히 움직이는 행위만으로도 힘을 얻습니다. Android를 충전하고 싶으신가요? 맥주를 조금 더 빨리 휘두르는 것이 좋습니다.

농담은 제쳐두고, 생체역학적 에너지 수확은 처음에 보일 수 있는 새로운 아이디어가 아니라는 것이 밝혀졌습니다. 타이어 회전을 통해 발전기로부터 전력을 끌어오는 옛날 자전거 헤드라이트를 기억하시나요? 그것은 터무니없이 피곤하지는 않더라도 완벽하게 괜찮은 동일한 프로세스의 예였습니다.

그러나 남반구 아래에서는 이 주제에 대해 약간 다른 견해를 가지고 있습니다. 여기 오클랜드 생명공학 연구소의 생체 인식 연구실에서는 더 나은 방법을 고안하기 위해 어둠 속에서(그리고 밝은 곳에서도 – 이곳은 마녀의 집회가 아닙니다) 헌신적인 사람들이 모였습니다. 그들은 그것을 찾았다고 생각합니다.

그들의 아이디어는 적어도 초기에는 자전거 요소를 완전히 없애고 대신 걷기(또는 달리기)를 하도록 요구합니다. 현재 이 개념을 중심으로 활기를 띠고 있는 회사인 SoftGen의 Ben O'Brien이 더 많은 통찰력을 제공합니다.

“휴대용 전자 장치의 경우 사용자가 추가 부담을 느끼지 않도록 낭비되는 에너지를 포착하고 싶습니다. 예를 들어, 우리가 걸어 다닐 때 신발 밑창이 압축됩니다. 이 압축에는 에너지, 즉 열로 손실되는 에너지가 필요합니다. 대신 밑창의 일부를 소프트 제너레이터로 교체하면 이 에너지를 포착하여 전기로 변환할 수 있습니다.”

우리가 선보인 모든 기술과 마찬가지로 기본적인 SoftGen 아이디어는 이미 오랫동안 우리와 함께 있었습니다. 소위 "힐 스트라이크 제너레이터"의 경우, 그 기간은 수십 년 전으로 거슬러 올라갑니다. 하지만 소프트젠은 '인공근육 생성기'라는 형태로 새로운 주름을 추가했다. 2000년대 캘리포니아에서 발명되었습니다. 밀레니엄, 인공 근육 발생기는 O'Brien과 회사가 믿고 있는 발뒤꿈치 타격 발생기를 세계로 끌어들이는 불꽃입니다. 미래.

O'Brien은 “기본 아이디어는 변형된 탄성중합체 막에 전하를 가하는 것입니다. 변형이 완화되면 전하는 더 높은 에너지 상태로 향상됩니다. 변형을 순환시키고 충전을 켜고 끌 때 제어함으로써 경쟁 기술보다 에너지 밀도가 약 10배 높은 전력을 생성할 수 있습니다. 이 모든 것이 고무 조각만큼 간단한 것으로 이루어졌습니다.” “비결은 우리 그룹이 등장하는 곳입니다. 휴대용으로 충분히 작고 가벼운 회로를 사용하여 유용한 에너지를 생산하도록 이러한 발전기를 제어합니다. 응용 프로그램.”

O'Brien은 배터리가 전혀 없는 미래의 개념을 무시하면서 에너지를 "평활화"하고 활동이 적은 기간 동안 저장해야 한다고 말했습니다. SoftGen의 에너지 수확 브랜드에 대한 "간단한" 초기 목표에 대해 O'Brien은 힐 스트라이크 발전기가 "밤에는 안전을 위해 밝은 조명에 전력을 공급할 수 있으며, 신발에 내장된 전자 장치(Nike+ 제품군과 유사), 발병 전문의를 위한 의료 모니터링 등이 있습니다.”라고 덧붙였습니다. “우리의 특정 틈새 시장은 저전력입니다. 응용 프로그램. 우리는 곧 실제 소비자 제품에 기술을 적용하기 위해 노력하고 있습니다.”

발이 땅에 닿을 때 탭에서 접근 가능한 에너지가 부족하지 않은 것 같습니다. ~ 안에 러닝화와 운동화의 에너지, 마틴 R. Shorten 주장에 따르면 각 실행 단계마다 최대 10줄(1줄 = 1초 동안 1와트의 전력을 생산하는 데 필요한 작업)의 에너지가 낭비될 수 있습니다. 물론 이것은 오브라이언과 같은 사람들의 귀에는 음악입니다. “이론적으로 이 모든 것을 포착할 수 있다면 30분 안에 신발 한 짝으로 스마트폰을 완전히 충전할 수 있습니다. 그리고 당신의 신발은 지금과 전혀 다르지 않을 것입니다.”

O'Brien은 대체 에너지 수확 기술을 환영하며 특정 상황이나 특정 사람들에게 가장 적합한 기술이 모든 사람에게 만병통치약이 될 수는 없다는 점을 인식하고 있습니다. “인간의 운동 능력의 가장 큰 장점은 우리가 있는 곳에서 항상 사용할 수 있다는 것입니다. 하루를 마치고 집에 가서 벽에 쉽게 접근할 수 있다면 이는 큰 문제가 아닐 수도 있습니다. 하지만 가지고 다니는 전자기기의 수가 많아지면 충전이 번거로워집니다. 모두. 이제 벽면 콘센트 옆에 있지 않거나 콘센트가 있는 국가를 여행하는 경우를 항상 고려하십시오. 다른 플러그를 사용했거나, 트램핑이나 하이킹 등 그리드를 벗어났거나, 인프라가 열악하거나, 재해. 이 모든 경우에 인간의 운동 능력은 매우 매력적인 개념이 됩니다.” 

[이미지 출처: 오클랜드 생명공학 연구소]

미래에서 돌아왔다

이 기사의 훨씬 앞부분에서 우리는 Bedfordshire 대학의 전파 수집 모델을 둘러싼 미디어 소란에 대해 논의했습니다. 이후 우리는 Ben Allen과 그의 팀이 다양한 소규모 주변 에너지 수확 기술을 연구하는 전 세계 수많은 팀 중 하나에 불과하다는 사실을 알게 되었습니다.

그러나 이러한 개념의 대부분은 아직 완전한 전성기가 되기에는 갈 길이 멀습니다. 실제로, 마이크로 에너지 수확에 대한 특정 접근 방식이 결코 진지하게 실행 가능한 솔루션이 될 수 없다고 주장하는 사람들이 부족하지 않습니다. Mosey는 다음과 같은 장소로 이동합니다. 물리학 포럼예를 들어, 주제에 대해 거창하게 주장하는 초과학적 유형의 괴짜를 찾을 수 있습니다. 대부분은 호의적이지 않은 결론을 내립니다.

가장 큰 문제는 앞서 다루었듯이 소스 자료가 다소 취약하다는 것입니다. 와트가 필요하고 수확 장치가 단지 나노와트 또는 마이크로와트만 생성하는 경우에는 분명히 큰 격차가 존재합니다. 이러한 격차는 여러 기술을 결합하여 추가적인 기술(수확) 발전을 통해 일부 해소될 수 있습니다. 함께 사용하거나 특정 설명의 전용 에너지 저장 장치(배터리)를 영구적으로 보관하여 방정식. 그러나 이러한 모든 솔루션은 부피, 복잡성, 비용 및 R&D 시간을 추가합니다.

더욱이, 우리가 소개한 기술이나 기술의 조합 중 하나가 전력 소모가 큰 장치(손전등, 태블릿, 스마트폰 등)의 기존 전력을 완전히 대체하는 것은 기껏해야 환상적입니다.

그리고 그동안 이미 확고한 다른 기술은 계속해서 발전하고 있습니다. 가장 좋은 예는 아마도 태양광 발전입니다. 대규모 태양광 응용 분야는 이제 일반화되었지만 소규모 태양광 응용 분야는 이미 존재하며 겉으로 보기에는 잘 작동하고 있습니다. 현재 시장에 나와 있는 태양열 장착 라디오와 손전등, 심지어 배터리 충전기의 수만 살펴봐도 이미 얼마나 많은 회사가 이 게임에 뛰어들었는지 확인할 수 있습니다.

하지만 개가 육즙이 풍부한 스테이크를 먹듯이 권력을 갉아먹는 세상에서는 분명히 '대안'에 대한 필요성이 점점 더 커질 것입니다. 태양(또는 바람)에 의존하지 않는 전력 - 해당 솔루션이 기존 소스 또는 각 소스를 보완하더라도 다른. 이러한 각 기술이 매우 다양한 응용 분야에 적합하고 그룹으로 간주될 때 분명히 적합하다는 점을 고려하면 사실상 모든 기반을 포괄하는 것 같습니다. 우리는 자신의 아이디어를 전 세계에 걸쳐 가장 잘 적용할 수 있는 사람들의 밝은 장기적 미래를 봅니다. 스펙트럼.

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• 전자를 수확하는 박테리아로 구동되는 최첨단 종이 기반 배터리