Ενέργεια απο την κίνηση του σώματος

Περπατάμε αθλούμαστε η καρδιά μας χτυπάει. Το σώμα μας παράγει διαρκώς μεγάλες ποσότητες ενέργειας.
Μια σειρά απο νέες τεχνικές καθιστούν πλέον εφικτή την εκμετάλευση της ενέργειας- που μέχρι σήμερα πήγαινε χαμένη-.
Η απότομη διακοπή μιας συνομιλίας απειδή ξεχάσαμε να φορτίσουμε την μπαταρία θα είναι σύντομα παρελθόν,
θα αρκεί να κάνουμε μερικά βήματα ή να κουνίσουμε λίγο τα χέρια μας για να επαναφέρουμε το κινητό μας σε λειτουργία.
Η έρευνα επικεντρώνεται τώρα σε μια αστέιρευτη και ανεκμετάλευτη πηγή ενέργειας :το ίδιο μας το σώμα.
Το σώμα μας κρύβει τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Ένας μέσος ενήλικας έχει στα αποθέματά λίπους του ενέργεια που
σε μια μπαταρία βάρους ενός τόνου, και κάθε μέρα οι δραστηριότητες μας παράγουν μεγάλες ποσότητες ενέργειας
που μένουν ανεκμετάλευτες. Ας πάρουμε για παράδειγμα ένα γυμναστήριο όπου οι αθλούμενοι αδειάζουν τους μυς τους απο
ενέργεια όταν μεταξύ άλλων συκώνουν βάρη. Κατά των ίδιο τρόπο με την ενέργεια αυτή θα μπορούσαν να θέσουν σε λειτουργία
μια γεννήτρια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος. την αρχή αυτή την αναγνωρίζουμε απο το δυναμό του ποδηλάτου
το οποίο απλούστατα παράγει φώς απο την κίνηση των ποδιών μας στα πετάλια.
Οι επιστήμονες ώμος είναι πολύ πιο φιλόδοξοι και βρίσκοντε ήδη σε πολύ καλό δρόμο για την ανάπτυξη συλλεκτών οι οποίοι
θα μπορούν να <<τραβήξουν>> ενέργεια απο το σώμα μας χωρίς καν να το αντιλαμβανόμαστε. Όλες τις κινήσεις του σώματος
απο τον χορό μέχρι την χρήση του πληκτρολογίου του υπολογιστή καθώς όλες τις κινήσεις που λαμβάνουν χώρα μέσα στο σώμα μας
για παράδειγμα την άντληση του αίματος απο την καρδιά οι επιστήμονες φιλοδοξούν να τις αξιοποιήσουν για την παραγωγή
ηλεκτρικής ενέργειας. Πρόκειτε για μια διαρκή και δωρεάν ενεργειακή πηγή η οποία μπορεί να τροφοδοτεί κινητά τηλέφωνα
mp3-player εξοπλησμό πλοήγησης αλλά και ιατρικές νανομηχανές του μέλλοντος οι οποίοι θα μετρούν θα αναλύουν και θα
παρακολουθούν συνεχώς την κατάσταση της υγείας μας για παράδειγμα το ζακχαρο των διαβητικών θέτοντας αυτόματα χορίγηση
φαρμάκου όταν αυτό είναι αναγκαίο.
Η ανθρώπινη ενέργεια θα αποτελέσει ένα απο τα συμαντικότερα ερευνητικά πεδία στα επόμενα χρόνια. Νέες ιδέες σε αυτό τον
τομέα προτείνοντε συνεχός ενώ ήδη έχουν κάνει την εμφάνισή τους οι πρώτες κοινοτόμες εφευρέσεις. Το Φεβρουάριο του 2008
ο Max Donelan του πανεπιστημίου Simon fraser του Καναδά μαζί με καναδούς συναδέρφους ρου έδειξε για πρώτη φορά ότι είναι
δυνατόν να αποσπάσουμε σχεδόν δωρεάν μεγάλες ποσότητες ενέργειας απο το ανθρώπινο βάδισμα. Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξη
το προτότυπο μιας ειδικής επιγονατίδας η οποία μπορεί να εξοικονομεί για κάθε λεπτό βαδίσματος ρεύμα αρκετό για συνομιλία
μισής ώρας στο κινητό τηλέφωνο.
Όσο διακρητική και αν είναι η λειτουργία της επιγονατίδας-γεννήτριας υπάρχει η δυνατότητα να συλλέξουμε ενέργεια
απο το σώμα με πιό ανεπέσθητους τρόπους. μόλις μια εβδομάδα μετα την παρουσίαση της επιγονατίδας-γεννήτριας του Donalan
η προσοχή του επιστημονικού κόσμου στράφηκε στον καθηγητή Zhong Lin Wang και τους δύο συνεργάτες του απο το ινστιτούτο
τεχνολογίας της Georgia των ΗΠΑ. οι επιστήμονες έχουν εφεύρει μια νανογεννήτρια αποτελούμενη ουσιαστικά απο αόρατες
νανοϊνες που μιάζουν με μικρές ευκαμπτες βούρτσες για καθαρισμό μπουκαλιών. Η γεννήτρια μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό
όταν δύο ίνες τρίβοντε μεταξύ τους. Η ανακάλυψη αποτελεί μια μεγάλη κανοτομία στον χώρο την νανοτεχνολογίας.
Οι νανοϊνες του Wang είναι τόσο μικρές που μπορούν να συλλέγουν ενέργεια απο εντελώς ανεπεσθητες κινήσεις του σώματος.
Επιπλέον από δέσμες τέτοιων ινών μπορούν να κατασκευαστούν κλωστές και αυτές να υφανθούν για να δώσουν ύφασμα.
Ετσι θα είναι τα <<ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΑ ΡΟΥΧΑ>> του μέλλοντος τα οπία θα συλλέγουν ενέργεια απο τις δονήσεις του σωματός μας.
Ο Wang περιγράφει τις νανοϊνες σαν μια ιδιέτερα ευκαμπτη κα ευέλικτη πηγή ενέργειας τη οποία μπορούμε να φέρουμε πάνω μας
σε οποιοδήποτε ρούχο. Είναι πεπεισμένος ότι στο μέλλον θα μπορούμε να συλλέγουμε ηλεκτρισμό απο κουρτίνες και αντίσκηνα
καθώς επίσης και απο τις δονήσεις που προκαλούντε απο συγκοινωνιακά μέσα, μηχανές και βιομηχανικούς ήχους.
Οι νανογεννήτριες του Wang βασίζοντε στο λεγόμενο πιεζοηλεκτρικό φενόμενο κάτα το οποίο μερικά υλικά έχουν την δυνατότητα
να παράγουν ηλεκτρική τάση όταν πιέζονται ή κάμπτονται. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι οι ηλεκτρικοί αναπτύρες
η λειτουργεία των οποίων βασίζεται στην πίεση που ασκείται απο δύο πλάκες με πιζοηλεκτρικές νανοϊνες. οι ίνες ήταν
κρύσταλοι απο οξείδιο του ψευδαργύρου οι οποίοι έχουν ταυτόχρονα τις ιδιότητες ενός πιεζοηλεκτρικού υλικού και ενός
υμιαγωγού οπότε κάθε φορά που δέχοντε πίεση παράγουν ρεύμα. Τώρα ο Wang κατάφεραι να αναπτύξη περεταίρω την
εφευρεσή του. κατέληξε σε μια εύκαμπτη νανογεννήτρια καλληεργώντας νανοκρυστάλους σε ίνες Κέβλαρ σαν άπειρες λεπτότατες
τρίχες. 200 τέτοιες νανοϊνες πλέχτηκαν ανά ζεύγη με την μια ίνα δεμένη σε ένα ελατήριο ώστε οι ίνες να τρίβοντε
μεταξύ τους. Σε προτότυπα με δύο ίνες Κέβλαρ ανά εκατοστό ο Wang έχει μέχρι στιγμής μετρήσει ένα αποτέλεσμα 16 pw (picowatt)
Η υσχής αυτή είναι πάρα πολύ μικρή αλλά υπάρχει άφθονος χώρος στη νανοκλίμακα ώστε να μπορεί κανείς να αναπτύξει
πάρα πολές γεννήγτριες. Ο Wang έχει δείξει ότι όταν πολλά ζεύγη ινών τυλίγονται σε μια κλωστή το αποτέλεσμα αυξάνεται
30 εώς 50 φορές. Οι επιστήμονες έχουν υπολογίσει ότι τα ρούχα που έχουν υφανθεί με ίνες νανογεννήτριας θα μπορούν να
παράγουν μέχρι 80 mw(milliwatt) ρεύμα ανά τετραγωνικό μέτρο όσο περίπου χρειάζονται τα κινητά τηλέφωνα και άλλες
ηλλεκτρονικές συσκευές που συχνά έχουμε μαζί μας. Η κατασκευή τέτοιων υφασμάτων θα μπορεί να γίνει σε βιομηχανική
κλίμακα με μικρό κόστος.

Αστική κυκλοφορία και βιομηχανικός ήχος προσφέρουν πράσινη ενέργεια

οι επιβάτες του τρένου παράγουν δωρεάν ρεύμα
στο Τόκιο η σιδηροδρομική εταιρεία japan Railway Company πειραματίζεται με ένα δάπεδο το οποίο συλλέγει ενέργεια απο τα πατήματα των επιβατών. Το δάπεδο περιέχει πιεζοηλεκτρικά στοιχεία τα οποία παράγουν ηλεκτρισμό όταν πιέζονται. απο το ρεύμα αυτό θα λειτουργούν κάποιες συσκευές του σταθμού όπως αυτόματα εκδοτήρια ειστηρίων και οθόνες πληροφόρισης του κοινού. στα τελευταία σχετικά πειράματα επιτεύχθει ισχύς 10kw απο ένα πάτωμα 6 τετραγωνικών μέτρων.

ερευνητές απο την MIT των ΗΠΑ πειραματίζονται με δυναμό που μπορούν να τοποθετηθούν σε καθίσματα και δάπεδα. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους ένα τέτοιο δυναμό θα μπορεί απο μια και μόνο πατημασιά να παράγει ρεύμα για να δουλέψει μια λάμπα 60w για 2 δευτερόλεπτα. Αν αυτό πολλαπλασιαστεί επι τους χιλιάδες επιβάτες ενός σηδιροδρομικού σταθμού για παράδειγμα η ενέργεια είναι αρκετή για να κινήσει ολόκληρο τρένο.

υπάρχουν ήδη προιόντα που εκμεταλλεύονται την πλεονάζουσα ενέργεια απο την κυκλοφορία και την βιομηχανία. Η Βρετανική εταιρεία Perpetuum έχει αναπτύξη μια τεχνικήμε την οποία συλέγεται ενέργεια απο δονήσει. Αυτοκίνητα τρένα αεροπλάνα και μηχανές εργοστασίων προκαλούν μια σειρά απο δονήσεις τις οποίες μπορούν να εκμεταλλεύονται μικρογεννήτριες για να θέτουν σε λειτουργεία αισθητήρες. Οι ασύρματοι αυτοί αισθητήρες θα μπορούν για παράδειγμα να ελένχουν την θερμοκρασία και τις φθορές.

ΕΡΗΜΟΣ: ΛΥΣΗ ΣΤΟ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟ ΠΡΟΒΛΗΜΑ

Μέσα σε έξι ώρες, οι έρημοι δέχονται περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνει η ανθρωπότητα σε έναν χρόνο! Βασιζόμενοι σε αυτή την παραδοχή και δεδομένου ότι και τα πιο αυστηρά μέτρα ίσως αποδειχτούν ανεπαρκή για την αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής, ένα ευρύ δίκτυο επιστημόνων, οργανισμών και πολιτικών συντάσσονται στις επάλξεις μιας πραγματικής επανάστασης: της κατασκευής τεράστιων ηλιακών πάρκων στις ερήμους και μεταφοράς της παραγόμενης ενέργειας σε ολόκληρο τον πλανήτη!

Σύμφωνα με τις μελέτες του ιδρύματος DESERTEC, το οποίο προωθεί την ιδέα της αξιοποίησης των ερήμων ως παραγωγικών μονάδων ενέργειας, η συλλογή μόνον του 0,3 % της ακτινοβολίας που πέφτει στις ερήμους της Βόρειας Αφρικής και της Μέσης Ανατολής είναι αρκετή για να καλύψει το σύνολο των ενεργειακών αναγκών της Ευρώπης. Ακούγεται εντυπωσιακό, τα δε νούμερα είναι ενδεικτικά: η συνολική ενέργεια που λαμβάνει από τον ήλιο κάθε τετραγωνικό χιλιόμετρο ερήμου το χρόνο είναι κατά μέσο όρο 2,2 TWh, που αναλογεί με τη θερμική ενέργεια που εμπεριέχεται σε 300.000 τόνους σκληρού λιγνίτη ή σε 1,5 εκατ. βαρέλια πετρελαίου.
Οι ειδικοί διατείνονται ότι έχουμε την τεχνολογία γιανα μετατρέψουμε το 15% της ηλιακής ακτινοβολίας που πέφτει στις ερήμους σε ηλεκτρισμό και να παράγουμε μέχρι συνολικά 630.000 TWh το χρόνο, ενέργεια ικανή να καλύψει 40 φορές την παγκόσμια ενεργειακή κατανάλωση! Παράλληλα, η εξέλιξη στον τομέα των καλωδίων μεταφοράς υψηλής τάσης εγγυάται χαμηλές απώλειες, της τάξης του 10-15%, κατά τη μεταφορά της ενέργειας. Σύμφωνα με εκτιμήσεις, το σχέδιο εγκατάστασης αυτών των ηλιακών πάρκων στις ερημικές εκτάσεις μπορεί να ολοκληρωθεί μέσα στα επόμενα 30 χρόνια.

Ασφαλώς πρόκειται για μια νέα βιομηχανία με τεράστιες προοπτικές, η οποία αναμένεται να επιλύσει σειρά από προβλήματα που αντιμετωπίζει ο Τρίτος Κόσμος, συμβάλλοντας κατά αυτόν τον τρόπο στο κλείσιμο της ψαλίδας μεταξύ πλουσίων και φτωχών κρατών. Το κυριότερο όμως, είναι το προφανές: η επιτυχία ενός τέτοιου σχεδίου αποτελεί για ορισμένους την ‘τελική λύση’ στην αντιμετώπιση της κλιματικής αλλαγής.

ΦΩΤΟ/ΚΟ ΠΑΡΚΟ ΣΤΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ

Φθηνό ρεύμα από το Διάστημα
Ιάπωνες προγραμματίζουν να εγκαταστήσουν φωτοβολταϊκό πάρκο, μέσα στην επόμενη πενταετία
Tου Κωστα Δεληγιαννη

Η ιδέα μοιάζει βγαλμένη από κάποιο βιβλίο επιστημονικής φαντασίας: τεράστια φωτοβολταϊκά πάνελ τα οποία περιφέρονται γύρω από τη Γη, σε απόσταση αρκετών χιλιομέτρων έξω από την ατμόσφαιρα, με σκοπό να μετατρέπουν μεγάλες ποσότητες ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική, την οποία μεταφέρουν ασύρματα σε κάποια επίγεια βάση.
Η προοπτική αυτή, ωστόσο, μελετάται από το 1998 από τους Ιάπωνες επιστήμονες που συμμετέχουν στο πρόγραμμα Space Solar Power System (SSPS), στο πλαίσιο του οποίου η ιαπωνική κυβέρνηση διερευνά την πιθανότητα αξιοποίησης του Διαστήματος για την παραγωγή άφθονου και φθηνού ηλεκτρικού ρεύματος. Και μάλιστα, φαίνεται πως ένα τέτοιο ενδεχόμενο είναι τόσο εφικτό που, μόλις τον προηγούμενο μήνα, ο υπουργός Οικονομίας της Χώρας του Ανατέλλοντος Ηλίου ανακοίνωσε πως συστάθηκε ήδη μία κοινοπραξία από κρατικούς και ιδιωτικούς φορείς η οποία θα αναλάβει να το κάνει πράξη.

Eτοιμη η κοινοπραξία

Με τη συμμετοχή μεγάλων πολυεθνικών εταιρειών, όπως η Mitsubishi Heavy Industries, η NEC, η Fujitsu και η Sharp, η συγκεκριμένη κοινοπραξία αναμένεται μέσα στην επόμενη πενταετία να θέσει σε τροχιά ένα μικρό «δορυφορικό ηλιακό πάρκο», ισχύος μόλις 100 KW, ώστε να δοκιμάσει όλες τις τεχνολογίες που χρειάζονται για τη λειτουργία μιας τέτοιας εγκατάστασης στο Διάστημα.
Οταν ολοκληρωθούν αυτές οι δοκιμές, οι υπεύθυνοι έχουν προγραμματίσει να κατασκευάσουν μία σειρά από πάρκα ολοένα μεγαλύτερων διαστάσεων, πριν φτάσουν στην πρώτη διαστημική εγκατάσταση που θα χρησιμοποιηθεί για εμπορικούς σκοπούς – ένα δορυφόρο αποτελούμενο από φωτοβολταϊκά στοιχεία τα οποία θα καλύπτουν έκταση αρκετών τετραγωνικών χιλιομέτρων. Με ισχύ 1 GW, ο συγκεκριμένος δορυφόρος θα μπορεί να αντικαταστήσει ένα πυρηνικό εργοστάσιο μεσαίου μεγέθους, συμπεραίνουν οι ειδικοί, ικανοποιώντας τις ενεργειακές ανάγκες 750.000 νοικοκυριών.
Οπως υποστηρίζουν οι επιστημονικοί επικεφαλής της κοινοπραξίας, όλα τα τεχνικά προβλήματα αναμένεται να λυθούν σε σχετικά μικρό χρονικό διάστημα, ώστε αυτός ο δορυφόρος να βρίσκεται στο Διάστημα ήδη το 2030.
Σε μία τέτοια περίπτωση, συνεχίζουν, η Ιαπωνία θα έχει καταφέρει όχι μόνο να μειώσει σημαντικά τις εισαγωγές πετρελαίου και άλλων ορυκτών καυσίμων, αλλά και να αναπτύξει μία νέα μέθοδο ηλεκτροπαραγωγής η οποία θα είναι φιλική προς το περιβάλλον.

Τα πλεονεκτήματα

Αλλωστε, όπως και τα επίγεια, έτσι και τα «δορυφορικά φωτοβολταϊκά πάρκα» θα αξιοποιούν την ενέργεια του Ηλίου, με συνέπεια να μην επιβαρύνουν τον πλανήτη με πρόσθετους αέριους ρύπους.
Με τη διαφορά όμως ότι μία ηλιακή κυψέλη στο Διάστημα μπορεί να παράγει πολλαπλάσιες ποσότητες ρεύματος συγκριτικά με μία ανάλογη κατασκευή που βρίσκεται εγκατεστημένη στο έδαφος: καθώς δεν θα παρεμβάλλεται η ατμόσφαιρα του πλανήτη μας η οποία απορροφάει μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας, η ενέργεια που θα φτάνει στις κυψέλες στο Διάστημα θα είναι πέντε φορές ισχυρότερη – με το επιπλέον πλεονέκτημα πως δεν θα μπλοκάρεται ποτέ από νέφη, ενώ θα «βομβαρδίζει» κάθε αντίστοιχο δορυφόρο με ακτινοβολία στο 99% του χρόνου λειτουργίας του.
Γι’ αυτό και οι πρώτες εκτιμήσεις δείχνουν πως κάθε κιλοβατώρα που θα παράγεται στο Διάστημα θα κοστίζει έξι φορές λιγότερο από τη σημερινή τιμή πώλησής της στην Ιαπωνία.

Αγνωστες οι συνέπειες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στην υγεία

Οσο κι αν η τεχνογνωσία που έχει αποκτήσει όλα αυτά τα χρόνια η ιαπωνική διαστημική υπηρεσία στην εκτόξευση δορυφόρων αποτελεί μία σημαντική εγγύηση για το γεγονός ότι το πρότζεκτ θα υλοποιηθεί μέσα στις προβλεπόμενες προθεσμίες, το μεγαλύτερο εμπόδιο που αναμένεται να συναντήσει είναι οι αντιδράσεις της κοινής γνώμης. Κι αυτό γιατί, καθώς η ενέργεια θα εκπέμπεται από το Διάστημα πίσω στη Γη με τη μορφή μικροκυμάτων ή δεσμών λέιζερ που θα καταλήγουν σε γιγαντιαία κοίλα κάτοπτρα, δεν είναι λίγοι εκείνοι που ανησυχούν για τις ενδεχόμενες επιπτώσεις των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στη δημόσια υγεία, αλλά και στους ζωικούς οργανισμούς. Είναι χαρακτηριστικό πως, σε έρευνα που διεξήχθη το 2004, το μεγαλύτερο ποσοστό από τους 1.000 συμμετέχοντες εξέφρασε την ανησυχία του γι’ αυτόν τον τρόπο ασύρματης μετάδοσης.
Οι ειδικοί ανταπαντούν ότι οι έρευνες έχουν ήδη δείξει πως οι δέσμες αυτές θα μεταφέρουν τη συντριπτική πλειονότητα της ενέργειας μέσα στα κάτοπτρα –σε ποσοστό, μάλιστα, μεγαλύτερο του 95%–, τη στιγμή που το υπόλοιπο 5% της ακτινοβολίας θα έχει ισχύ αρκετά χαμηλότερη από τα διεθνή όρια ασφαλείας. Αλλωστε, έχουν προβλέψει έναν προστατευτικό μηχανισμό ο οποίος θα διακόπτει κάθε εκπομπή κυμάτων αν κάποιο αντικείμενο παρεμβληθεί μεταξύ του πομπού και του δέκτη, ώστε να διασφαλισθεί πως οι δέσμες δεν θα βλάψουν κανένα διερχόμενο αεροσκάφος ή σμήνος πουλιών. Και για να πείσουν και τους πιο δύσπιστους, προβλέπουν την εγκατάσταση των κατόπτρων σε σημεία μακριά από κατοικημένες περιοχές, όπως μέσα σε υδροηλεκτρικά φράγματα.