Wszyscy pamiętają wizję świata prezentowaną w filmie „Matrix”, gdzie podstępne komputery wykorzystywały ludzkie ciała do generowania energii elektrycznej. Okazuje się, że pomysły tego typu nie rodzą się tylko w umysłach scenarzystów hollywoodzkich. Również tęgie mózgi na uczelniach technicznych pracują nad tym, jak zmusić ciała ludzi do produkowania elektryczności. Zbliżają się czasy ekomatriksu, czyli świata, w którym każdy dżul energii emitowanej przez człowieka zostanie odzyskany i wykorzystany.

Plecak prądotwórczy

By odzyskać energię ulatującą na różne sposoby z naszego ciała, nie trzeba zamykać nas w technokokonach jak w „Matriksie” – choć trzeba przyznać, że w specjalnie do tego celu przystosowanych miejscach odzyskiwanie energii jest najefektywniejsze. Energia mięśni przetwarzana jest na energię elektryczną np. w sali gimnastycznej Green Microgym w Portland, gdzie wszystkie urządzenia treningowe zamieniają wysiłek ćwiczących ludzi na prąd, czy klub WATT w Rotterdamie, gdzie podłoga łapie energię wyzwalaną przez podskakujących tancerzy. Do dyskretniejszych sposobów należy zaliczyć wynalazek Maksa Donelana z kanadyjskiego Uniwersytetu Simona Frasera, który pracuje nad urządzeniem odzyskującym energię z poruszających się kolan w czasie marszu. Badania Donelana są współfinansowane przez armię kanadyjską, której zależy na tym, żeby znaleźć dobry sposób na generowanie energii niezbędnej do zasilania wszystkich urządzeń elektronicznych, jakimi dziś posługują się żołnierze na polu walki. Nie ma się co dziwić – jeśli wierzyć informacjom Fox News – wszystkie baterie w ekwipunku nowoczesnego żołnierza piechoty mogą ważyć 15 kilogramów.

Tego typu rozwiązania mają szanse przyjąć się jedynie wtedy, gdy będą dla używającego ich człowieka zupełnie niezauważalne. Nie jest problemem na przykład zbudowanie plecaka, w którym w takt kroków porusza się w górę i w dół ciężar napędzający dynamo i ładujący baterie. Takie plecaki mogą generować nawet 10 watów prądu, czyli wystarczająco dużo, żeby zasilić porządną radiostację. Jak mawiał Jan Ruta, mój fantastyczny nauczyciel fizyki ze szkoły średniej: „wszystkim na tym świecie rządzi zasada zachowania energii. Zapamiętajcie sobie to raz na zawsze”. 10 watów energii to wysiłek równy podniesieniu ciężaru 10 kilogramów na wysokość metra w ciągu sekundy (albo kilograma na wysokość 10 metrów w sekundę). Mimo wszystko trudno nie zauważyć takiego wysiłku. Żołnierz z takim plecakiem będzie bardziej zmęczony po kilku kilometrach marszu, niż gdyby dźwigał na grzbiecie akumulator ołowiowy, zapewniający równie dużą moc przez odpowiednio długi czas. Po energię kroków trzeba więc sięgnąć mądrzej. Analizując fazy ruchu nóg, Donelan dostrzegł, że w pewnym momencie mięśnie muszą przykładać siłę niezbędną do wyhamowania kończyny. I w tym właśnie momencie należy włączyć generatory wspomagające hamowanie. To nie tylko nie utrudnia chodzenia, ale wręcz czyni je lżejszym. Na razie wszystkie pomysły są w fazie prototypów (urządzenie daje mniej energii niż komputer nim sterujący), ale Donelan obiecuje, że już wkrótce jego generator pozwoli na ładowanie telefonu komórkowego czy GPS-a w czasie marszu.

Tę samą zasadę stosuje się w samochodach hybrydowych. Tam hamowanie nie oznacza zamiany energii kinetycznej samochodu na cieplną, która musi ulotnić się z tarcz hamulcowych, ale na energię elektryczną przechowywaną w akumulatorze, która z kolei zwraca się w czasie przyspieszania. Taki system ma Toyota Prius i... każdy samochód Formuły 1. Instalacje KERS w samochodach Formuły 1 testowane w tym sezonie otwierają drogę do zmniejszenia zużycia paliwa w codziennym transporcie. W kolejce czeka już inna technologia – odzyskiwanie energii traconej w amortyzatorach. Naukowcy z amerykańskiego Massachusetts Institute of Technology, twórcy prototypowego amortyzatora GenShock, twierdzą, że ich wynalazek pozwoli zmniejszyć wydatki na paliwo o 10 procent.Może to być hit na naszych drogach, bo amortyzatory produkujące prąd tym więcej go generują, im więcej jest dziur i wybojów.

Podobne sztuczki można stosować w rowerach. Już dziś niektóre nowoczesne bicykle odzyskują energię z hamowania – na przykład Eneloop bike firmy Sanyo. I jest to dużo lepszy sposób generowania prądu niż zwykłe dynamo, które wprawdzie daje energię, ale jest to tzw. energia pasożytnicza, to znaczy jej wygenerowanie wymaga od człowieka większego wysiłku. Wysiłek dodatkowy można zaakceptować tylko wtedy, gdy nie jest zbyt duży, czyli na przykład gdy chodzi o naładowanie baterii zegarka. Wiele lat temu istniały już samonakręcające się (automatyczne) zegarki szwajcarskie. Dziś można kupić mechaniczną samonakręcającą się Omegę Seamaster Diver czy kwarcowego Seiko, który kryje w sobie maleńką prądnicę ładującą baterię. Większą wersję narzędzia do pozyskiwania prądu z energii kinetycznej idącego człowieka, służącą do ładowania telefonu komórkowego, sprzedaje za jedyne 150 dolarów amerykańska firma nPower. Po godzinie marszu pozwala na naładowanie telefonu komórkowego na tyle, żeby można było rozmawiać przez pięć minut.

Pije krew i płynie

 

Innym pomysłem na podkradanie energii z mięśni jest płótno utkane z piezoelektrycznych nici, których wyginanie daje energię. Proszę sobie wyobrazić, ile prądu wyprodukowaliby na przykład piłkarze w czasie mistrzostw świata... Materiały już istnieją, ale ilość energii nie imponuje, jest rzędu miliwatów z metra kwadratowego tkaniny, której, co gorsza, nie można moczyć (a więc np. przepocić – dlatego dla piłkarzy raczej się nie nada). Układy piezoelektryczne mogą mieć też zastosowanie do napędzania maleńkich robotów medycznych wędrujących w ludzkim krwiobiegu. Plan takiego robocika opracowali naukowcy z amerykańskiego Monash University. Jego napęd stanowiłyby wici podobne do tych, jakich do poruszania się używają bakterie. Medyczne roboty mogą też podkradać energię w inny sposób – przerabiając znajdujący się w ludzkiej krwi cukier na prąd. Brzmi to makabrycznie, ale takiego właśnie mechanicznego mikrokraba skonstruowali naukowcy koreańscy Narodowego Uniwersytetu Chonnam.

Furtka Edisona

Swoją drogą pomysł, żeby kraść energię ludzkim mięśniom, nie jest nowością. Ponoć furtka w posiadłości Thomasa Edisona służyła do pompowania wody do zbiornika na dachu budynku. Każdy, kto odwiedzał wynalazcę, zaopatrywał go przy okazji w wodę. Ten pomysł odświeżyli studenci wydziału architektury renomowanej uczelni MIT James Graham i Thaddeus Jusczyk, którzy zaproponowali, by tak spreparować chodniki w miejscach publicznych, by te od nacisku stóp generowały prąd, czym zdobyli nagrodę na międzynarodowej wystawie w Japonii. Na wystawie podbili też serca publiczności krzesłem, które zasilało niewielkie diody LED, gdy się na nim usiadło.

Tłuste zapasy


Propozycji instalowania w miejscach publicznych urządzeń, które zamieniają wysiłek ludzi na energię elektryczną, jest więcej. Oprócz chodników można na przykład montować dynama w obrotowych drzwiach. Krytycy tego pomysłu podnoszą, że byłaby to najmniej ekologiczna forma energii, bo żeby ją uzyskać, człowiek musi coś najpierw zjeść, jedzenie trzeba wcześniej wyprodukować, po drodze zapewne przechować w lodówce i na pewno przetransportować. Tyle że społeczeństwa zachodnie cierpią na epidemię otyłości między innymi dlatego, że od ludzi wymaga się coraz mniej wysiłku. Ruchome schody, ruchome chodniki, samochody, windy... To wszystko sprawia, że ogromne pokłady energii już zostały zmagazynowane w... tłuszczu. I spalenie go będzie po prostu zdrowe.