Освещение работающее от энергии шагов

Идеи для города: Электричество от шагов в Лондоне

В рубрике «Идеи для города» The Village рассказывает о полезных, удобных и просто необычных проектах, которые придумывают и воплощают в разных городах мира с одной целью — сделать жизнь людей лучше. Сегодня речь пойдёт об устройстве, которое позволяет освещать улицы, витрины и автобусные остановки за счёт энергии пешеходов.

Задача

Найти альтернативный источник городской энергии

Идея

Превратить кинетическую энергию от шагов
в электричество

Запуск

По улицам города ежедневно ходят миллионы людей, вырабатывая мегаватты механической энергии. 24-летний инженер Лоуренс Кембелл-Кук придумал, как направить её в полезное русло. Он создал плитку Pavegen, которая устанавливается в тротуар и преобразует кинетическую энергию шагов в электричество. Устройство сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую секретный механизм преобразует в электричество. Затем накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут в дело: освещают автобусные остановки, витрины магазинов или вывески.

шагов в минуту
необходимо, чтобы плитка работала на полную мощность

Продвижение

Всё началось с тестирования плиток на улицах Лондона. Лучше всего они работали во время летней Олимпиады 2012 года, когда за две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило, чтобы держать уличные фонари включёнными на полную мощность всю ночь и наполовину — днём. Плитки Pavegen сделаны с расчётом на пять лет использования или на 20 миллионов нажатий. Каждое устройство снабдили светодиодом, который загорается, если на плитку наступить: это нужно для того, чтобы оповестить пешехода о пользе сделанного шага. LED тратит только 5 % заряда батареи и создаёт важное ощущение причастности к жизни города.

«Pavegen визуализирует участие жителей
в электроснабжении города. Всё, что нужно
делать горожанам, — это всем вместе шагать»

— Лоуренс Кембелл-Кук, создатель Pavegen

Результат

Лоуренс Кембелл-Кук основал компанию Pavegen Systems, а его плитку стали использовать в торговых центрах, школах, на вокзалах, причём не только в Великобритании, но даже в бразильских фавелах — Кембелл-Кук планирует таким образом помочь сообществам с ограниченным доступом к электричеству. Тем не менее на улицах, где не проходила Олимпиада, устройство работало не так эффективно. В обычный день на плитку наступают в среднем пять раз в минуту, что позволяет выработать 75 ватт энергии.

ватт электроэнергии
вырабатывается
от одного шага

Этого хватает на работу 60-ваттной лампы накаливания в течение 65 минут — в масштабах мегаполиса не самый весомый результат. Недавно Pavegen запустили кампанию на Kickstarter, где пытались собрать 50 тысяч фунтов на установку плиток в двух школах в США и Великобритании. Кампания не достигла цели, и о дальнейших планах разработчиков пока ничего не известно.

Новое покрытие для пола заряжается энергией шагов

Двигаться по дороге к возобновляемой энергии нужно семимильными шагами. В буквальном смысле. Ученые из Университета Висконсина и Forest Products Laboratory в Мэдисоне считают, что могут использовать механическую энергию человеческих шагов при помощи обычного напольного покрытия. Они предлагают использовать химически обработанные нановолокна целлюлозы в древесной целлюлозе, которые производят электрические заряд, вступая в контакт с необработанными нановолокнами.

«Мы всегда искали доступную масштабируемую технологию, которая сможет эффективно собирать механическую энергию из окружающей среды», говорит Сюйдун Ван, доцент кафедры материаловедения и инженерии в Университете Висконсина.

После двух лет работы над этой технологией Ванг пришел к трибоэлектрическому наногенератору (ТЭНГ). Трибоэлектричество похоже на явление, которое производит статистическое электричество на одежде.

В случае с ТЭНГом, два различных материала с различными возможностями привлечения электронов устанавливаются в напольное покрытие. Волокна обрабатываются химически, чтобы сделать их более привлекательными для электронов или более отталкивающими. Как только человек ступает на пол, материалы вступают в контакт и обмениваются зарядом. После того как контакт разрывается — нога отрывается от пола — заряд течет обратно через внешнюю цепь.

Пол с ТЭНГом будет наиболее подходящим в районах с высоким пешеходным потоком вроде торговых центров, станций метро или даже спортивных стадионов. Ванг говорит, что стадион, заполненный 80 000 человек, может осветить сам себя всего за один шаг всех этих людей.

Предпринимались и другие попытки, рассматривались другие технологии вроде того, что Ван называет сбором дорожной энергии. К примеру, пьезоэлектрические устройства, собирающие энергию колебаний дорожного движения при помощи пьезоэлектрического кристалла, помещаются чуть ниже поверхности асфальта. Кристалл слегка сгибается, когда дорогу пересекает транспортное средство, вырабатывая электрический ток. Технологию уже использовали в Японии и Израиле. Тем не менее керамические материалы, используемые при изготовлении этого устройства, дорогие и токсичные.

«В трибоэлектрическом концепте выбор материалов намного шире, и мы можем использовать много дешевых, экологически чистых и даже биоразлагаемых материалов», говорит Ван. Он считает, что стоимость включения этой технологии увеличит общие расходы на обустройство полов не больше чем на 20%.

В настоящее время Ван разрабатывает прототип, но считает, что эту технологию можно будет использовать для самых разных видов напольных покрытий, а срок службы системы может потенциально превысить срок службы самого пола.

Инновации с использованием более традиционных возобновляемых источников энергии, например, солнца, прокладывают путь для производства энергии в масштабах целой страны. Многие страны все чаще задумываются о том, чтобы превратить дороги в золото: заставить их собирать солнечный свет, который пойдет на благо жителей.

Считается, что первую солнечную дорогу построили Нидерланды — если точнее, велосипедную дорожку — в 2014 году. Скромная голландская 90-метровая дорожка SolaRoad состоит из бетонных модулей с полупрозрачным верхним слоем из закаленного стекла. Под стеклом располагаются кристаллические кремниевые солнечные элементы. В марте голландская компания объявила о планах на другой проект в Калифорнии.

В начале этого года Франция объявила, что создаст 1000 километров солнечных дорог за следующие пять лет. Этим займется компания Colas со своей солнечной системой Wattway. Colas оценивает, что каждый километр солнечных дорог сможет вырабатывать энергию, необходимую для 5000 человек. Соответственно, общий проект обеспечит электричеством пять миллионов человек.

Дорожное покрытие Wattway состоит из «чрезвычайно устойчивых фотовольтаических панелей, которые могут применяться для всех типов дорог, связанных с электрооборудованием и сетями». Colas утверждает, что Wattway сможет обеспечивать энергией уличное освещение и дорожные знаки и светофоры в городах, поселках и удаленных районах, а также зарядные станции для электрического транспорта.

В США компания Solar Roadways обещает похожее энергетическое решение. Не так давно компания собрала более 2 миллионов долларов на Indiegogo и также получила несколько грантов от Министерства транспорта США. Панели Solar Roadways изготавливаются из закаленного стекла, специально текстурированных, чтобы создавать трение для транспорта и пешеходов, с возможностью выдерживать грузы до 110 000 килограммов. Каждый блок состоит из верхней и нижней стеклянных панелей, между которыми заключены солнечные батареи и светодиоды.

По оценкам Solar Roadways, национальная дорожная система из таких солнечных панелей сможет производить более чем в три раза больше электроэнергии, чем используется в настоящее время в США, и даже обеспечить поставки для всего мира. К сожалению, во время пилотной программы в родном городе Сандпойнт, штат Айдахо, компания столкнулась с проблемами.

Основная проблема выявилась в ламинаторе, который использовался в процессе производства и делал для шестиугольных панелей защиту от погодных условий. Два компонента ламинатора дали сбой и привели к хаосу. Некоторые панели разрушили солнечные батареи, некоторые светодиоды, вывели из строя нагревательные элементы, спасающие их от снега и льда.

Но эти компании хотя бы пытаются сделать первый шаг. Поразительно, что мы до сих пор не научились использовать гигантские площади наших дорог.

Энергогенерирующая пешеходная улица Pavegen заработала в Лондоне

Подробности Опубликовано: 04.07.2017 13:31

Одна из лондонских улиц станет гораздо «умнее» благодаря инновационному тротуару от Pavegen. На прошлой неделе в самом сердце лондонского Уэст-Энда на улице Bird Street введен в эксплуатацию новый открытый торговый центр. В своем пресс-релизе компания сообщила, что «посетители смогут наслаждаться покупками и ресторанами на площадке, демонстрирующей новейшие устойчивые технологии».

Энергогенерирующая пешеходная дорожка Pavegen работает за счет тензорезистивного эффекта, или пьезосопротивления – изменения сопротивления материала под действием сжатия (растяжения) или другой деформации. При этом возникает электромагнитная индукция, которая преобразуется в кинетическую энергию, которая, в свою очередь, затем может быть использована для питания инфраструктурных объектов и электроники. Таким образом покрытие способно вырабатывать энергию от шагов, проходящих по нему пешеходов.

Читайте также: Стадион, генерирующий энергию от движений игроков построили в Нигерии

В случае Bird Street энергия будет направляться на питание декоративного освещения, создание природных звуков пения птиц и зарядки гаджетов. «Умная» улица также внедряет и другие инновационные устойчивые технологии, включая скамейки Airlabs ClearAir, которые очищают окружающий воздух от двуокиси азота. Кроме того, поверхности расположенных вдоль дороги предметов покрыты краской Airlite, которая очищает воздух от оксидов углерода и бактерий. Авторы проекта уверены, что такая улица может стать началом создания аналогичных инициатив в городах по всему миру.

Решения, подобные дорожке Pavegen – всего лишь один из примеров новейших разработок, способных генерировать энергию на микромасштабном уровне. Например, уже существует технология, с помощью которой можно получать энергию от тепла и движений человеческого тела.

По схожему принципу генерирует энергию и дорожное полотно, по которому проезжают автомобили. Недавно действующий участок такой дороги был открыт в Франции. Также Венгерский стартап Platio разработал фотоэлектрическую модульную систему для тротуарного покрытия, элементы которой соединяются подобно конструктору LEGO.

Читайте также: В Голландии создали самовосстанавливающийся асфальт, способный заряжать электромобили

Тротуарная плитка, генерирующая электроэнергию

В последнее время современные технологии значительно развиваются. Именно поэтому известная Британская компания Pavegen System Ltd уже начала продавать известную плитку, которая способна генерировать электроэнергию. Тротуарная плитка генерирующая электроэнергию будет работать, когда пешеходы просто шагают по ней.

Первая идея появилась еще в 2009 году. Именно в этот период началась активная разработка подобной плитки. Кембелл-Кук придумал подобную идею, когда работал на одну известную энергетическую компанию. Когда была создана компания Pavegen, Лоуренс начал постепенное движение в настоящие лидеры рынка. На стадии разработки подобной технологии к Лоуренсу присоединилось еще несколько коммерческих организаций.

Лоуренс полностью уверен в том, что благодаря современным технологиям люди начнут понимать о том, что экономия электроэнергии считается важным процессом. Чтобы появилась замечательная возможность стать исполнительным директором Лоуренс окончил университет, где изучал промышленный дизайн. Сначала ему удалось выиграть невероятный конкурс Королевского общества, и он получил приз, размер которого составил 5000 фунтов. Затем он получил дополнительное финансирование и приступил к изготовлению подобной плитки. Ее изготовление происходило небольшими партиями по 5 плиток. После этого начали проводиться ее испытания.

Особенности плитки

Свои первые испытания плитка проходила в людных местах. После проведения первых испытаний стало ясно, что многим людям нравится подобное решение и они будут использовать плитку.

Во время изготовления этих товаров Кемболл-Кук считал, что в процессе генерирования энергии обязательно должны участвовать люди. Именно поэтому сейчас плитка изготовлена из резины и имеет удобный светодиод, который будет загораться после того, как на плитку кто-то наступит. Эта инновационная плитка создается на основе старых покрышек. Корпус изготовляют из прочной нержавеющей стали, которая делает ее прочной к истиранию. Во время надавливания на плитку она может прогибаться примерно на 5 мм и заставлять преобразователь генерировать электроэнергию.

Устройство электрогенерирующей плитки

Накопление электроэнергии будет происходить в специальном литьевом аккумуляторе. При необходимости эту энергию можно будет направлять на освещение рекламных вывесок или автобусных остановок. В дальнейшем благодаря использованию подобной технологии можно значительно сэкономить свое время и средства. Сейчас компания постепенно начинает приобретать свою популярность. Именно поэтому теперь ее товары можно встретить в известных городах по всему миру.

На данный момент разработчики держат технологию выработки электроэнергии в секрете. Разработчики подобной плитки сообщают о том, что им удалось не только получить электроэнергию, но и сохранить ее в дальнейшем. Основным преимуществом подобной технологи считается то, что она позволяет генерировать кинетическую энергию в электричество.

Использование подобной технологии отлично подойдет для больших улиц. Теперь 80% этой продукции изготовлены из переработанных материалов. Также основным преимуществом подобной плитки считается то, что есть замечательная возможность выполнять ее модернизацию.

Плитка Pavegen была разработана так, чтобы выдерживать суровые условия эксплуатации. Благодаря водонепроницаемости использовать подобную плитку можно во внешней среде или в помещении. Сейчас подобные блоки изготовлены по Европейским стандартам и технологиям.

Первый заказ компания получила еще в 2012 году. Установка плитки происходила в крупнейшем торговом центре Westfield Stratford City. Эта плитка за неделю своей работы сумела собрать 20 мегаджоулей электроэнергии. Этого было достаточно для освещения на улицах города. Благодаря энергии плитки теперь можно посылать данные беспроводным способом.

Разработчик подобной плитки заявил о том, что сейчас они находятся только на пике своего развития. Он уверяет в том, что технология еще не доработана и поэтому необходимо стремиться к развитию. Сейчас многие специалисты уверенны в том, что электрогенерирующая плитка Лоуренса Кембелла-Кука уже через определенное время получит широкое распространение по всему миру.

Читайте также: роботы в в сфере энергетики.

Простые способы получения электричества при помощи механического воздействия обрели вторую жизнь. Теперь электроэнергия будет вырабатываться при каждом шаге. Главное – установить специальное напольное пьезоэлектрическое покрытие.

Электричество по-прежнему является одним из ресурсов, потребность в которых постоянно растет. По прогнозам Международного энергетического агентства, в ближайшие 25 лет людям понадобится на 80% больше электроэнергии. При этом нужно получать все больше «ресурса №1» из возобновляемых источников. Помимо традиционных установок (солнечные батареи, ветрогенераторы, гидроэлектростанции) производители выпускают небольшие и оригинальные экземпляры для частного пользования. Одним из таких популярных решений является пьезоэлектрическое напольное покрытие.

Как получают пьезоэлектричество

Растущий спрос на новые технологии порождает экологичные и эффективные проекты, например, такие, как пьезопокрытия. С пьезоэлектричеством мы знакомы со школьной скамьи, когда наблюдали за простейшими устройствами, приводимыми в действие механическими усилиями человека. Помните небольшой прибор, ручку которого надо было покрутить, чтобы между полярными металлическими шариками проскочила небольшая искра? Вот это и есть пьезоэлектричество.

Для работы светодиодных ламп, например, нужно не так много энергии, ее вполне могут сгенерировать несколько человек

Создатели напольных покрытий используют тот же принцип – при ходьбе человек создает на одном из участков избыточное давление. Пьезоплита изгибается и генерирует два типа заряда – положительный на сжатой (вогнутой) стороне и отрицательный на выгнутой части поверхности. Когда усилие исчезает, возникает избыток электричества, которое можно использовать.

Использование напольных пьезоэлектрических покрытий

Пьезополы были разработаны для того, чтобы расходовать энергию, получаемую «из воздуха» (а точнее, преобразуя кинетическую энергию в электрическую). И направлять ее туда, где она действительно необходима. При этом, что интересно, количество и скорость выработки электричества будут зависеть от параметров человека – веса, скорости и интенсивности ходьбы. Иными словами, атлет весом 100 кг, который несколько раз пробежит по такому покрытию, сможет выработать максимальное количество энергии.

Сейчас ученые разрабатывают гибкие и прочные материалы, которые будут производить максимум энергии

Устанавливать пьезоэлектрические полы планируют в местах с интенсивным пешеходным движением. Это могут быть популярные экскурсионные «тропы», залы торговых центров, школы, больницы, аэропорты, университеты, танцевальные залы и т.д. В будущем генерирующие электричество покрытия смогут прокладывать на автострадах, паркингах и стоянках, ведь масса автомобиля в любом случае больше массы человека, поэтому и количество вырабатываемой энергии будет больше.

Кто производит пьезопокрытия

Несколько корпораций по всему миру уже объявили о разработке и выпуске первых элементов пьезоэлектрического покрытия. Вот примеры некоторых ведущих производителей:

  • Pavegen Systems – разработчик, который продвинулся в создании «умных напольных плит» дальше всех. Одна плитка Pavegen генерирует 4 Вт энергии при каждом шаге. 12 плиток, установленных на лондонской станции метро Вест-Хэм, за день вырабатывают столько электроэнергии, что ее хватает для освещения станции на протяжении ночи. Пьезоплитки этой компании установлены более чем в 30 странах мира;
  • Veranu – этот итальянский производитель выпускает плитку Smart Energy Floor (SEF), которая изготавливается из особого чувствительного пластика. Ее конструкция предназначена для «скрытой» установки и интеграции «в пол». Пластик получается экологически чистым, простым в обслуживании и переработке;
  • Energy Floors – здесь производят одни из самых «чувствительных» плит. Когда на них наступает человек весом 80 кг, плита прогибается на 10 мм, генерируя 15-25 Вт электроэнергии. Правда, некоторые независимые ресурсы не считают эту плитку пьезогенератором в чистом виде.

Со временем умные полы придут на замену традиционному ламинату и линолеуму

Пьезоплитка может стать отличным дополнением к оборудованию экологичного и энергонезависимого дома. Небольшая семья из 3-4 человек вряд ли способствует выработке большого количества энергии, но если, например, позвать на помощь стайку соседских ребятишек, они вполне смогут «набегать» столько электричества, сколько необходимо для освещения гостиной долгим зимним вечером.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *