Ogni movimento fatto da un essere umano spende energia. In particolare, il movimento di qualsiasi parte del corpo richiede che i nostri muscoli convertano il glucosio (la principale fonte di carburante del nostro corpo) in energia cinetica (movimento). I processi più comuni di generazione di elettricità utilizzabile convertono l'energia cinetica di movimento di acqua, vento, motori a combustione interna o vapore in corrente elettrica. Ciò solleva la domanda: possiamo in qualche modo sfruttare l'energia cinetica esistente del movimento umano quotidiano per generare energia rinnovabile? Il dottor Cary L. Pint, Docente di ingegneria meccanica presso l'Università Vanderbilt, ha la risposta.
Pint e la sua squadra di studenti laureati hanno creato un prototipo di dispositivo di raccolta dell'energia sufficientemente piccolo e sottile da poter essere cucito in tessuti e tessuti esistenti senza alcun impatto sul comfort o sull'estetica dell'abbigliamento. Il dispositivo è realizzato interamente in fosforo nero e genera elettricità ogni volta che viene piegato, premuto o vibrato. Se si inserisse questo dispositivo in un capo di abbigliamento, ogni azione di chi lo indossa - camminare, scrivere a mano alta, fare cinque - produrrebbe elettricità. La potenza totale erogata da questo prototipo di dispositivo è sufficiente per alimentare un piccolo schermo LCD. Il dispositivo è così leggero che non si sarebbe nemmeno in grado di dire che faceva parte del proprio abbigliamento.
Questo dispositivo prototipo può raccogliere energia a frequenze inferiori a 10 hertz (la gamma di frequenze elettriche standard del movimento umano). Parte dell'importanza di questo dispositivo prototipo e ciò che ha ostacolato lo sviluppo di questa tecnologia, è che è notoriamente difficile vendere energia a frequenze inferiori a 100 hertz.
La tecnologia è stata ispirata dallo studio di Pint sugli effetti di compressione, estensione e contorsione dei materiali della batteria come il litio. Questa ricerca, che ha dimostrato che la tensione di una batteria aumenta quando la batteria è sotto tensione fisica e diminuisce quando è sotto pressione, dimostra che piccole quantità di energia cinetica potrebbero essere convertite in elettricità da determinati materiali. In un certo senso, questo prototipo di energy harvester funziona in modo molto simile a una batteria, ma invece di generare elettricità tramite reazioni chimiche o immagazzinare elettricità da un'altra fonte, converte il movimento in elettricità.
Tuttavia, questo dispositivo offre molto di più oltre alla sola generazione di energia. Pint prevede che questa tecnologia venga utilizzata nel campo della medicina per monitorare la salute dei pazienti e ridurre i tempi di recupero per infortuni, nonché negli sport, per massimizzare l'efficienza dell'allenamento di un atleta.
Pint è molto ottimista sul futuro di questa tecnologia. “Credo che il futuro dei sistemi energetici sarà definito in base a come possiamo integrare la tecnologia energetica nella moderna infrastruttura di materiali e sistemi con cui noi esseri umani ci siamo abituati ", ha detto a The University Network (TUN). “I tessuti intelligenti sono una parte importante di questa visione poiché i tessuti sono una parte così integrante della nostra vita quotidiana…. Immagino ... una "nuvola" per l'energia che è abilitata da sistemi di generazione o raccolta di energia su piccola scala tutt'intorno a noi collegati a depositi di energia che caricano senza fili i nostri dispositivi mobili o sistemi portatili. Stiamo assistendo alla nascita di questa infrastruttura tecnologica oggi. "
Quando gli è stato chiesto da TUN dove ha visto questo campo 20 anni lungo la strada, Pint ha risposto: “Vedo un mondo affascinante e imprevedibile della tecnologia in cui generiamo e trasmettiamo energia a velocità e con la finezza che generiamo e trasmettiamo Informazioni e dati oggi."
La visione di Pint di un futuro alimentato da energia rinnovabile non è una visione su cui si possa fare affidamento su un'unica fonte di energia pulita da "santo graal"; piuttosto, è quello in cui viene raggiunta la massima efficienza energetica da ogni possibile fonte di energia che viene capitalizzata.
