C'è energia negli alberi ondeggianti

Immagina una foresta di alberi, che ondeggia nella brezza. Ora immagina di poter catturare quell'energia e usarla per sempre, ad esempio per impedire il crollo mortale di un ponte.

Questo è ciò che Ryan Harne, un ricercatore della Ohio State University, sta cercando di fare. Beh, un po '. Ha costruito piccole macchine che imitano le proprietà strutturali degli alberi, che consente di catturare l'energia in modo più efficiente e trasformarla in elettricità.

A cosa serve un piccolo generatore di alberi? Immagina: in tutto il mondo edifici, ponti e aeroplani sono dotati di sensori per misurare le vibrazioni, che segnalano se la struttura si deteriora e rischia di crollare.

"Questi sono stati proliferazione dopo un certo numero di grandi catastrofi strutturali, come i ponti che crollano", dice Harne Inverso.

Individualmente, questi sensori non consumano molta energia, ma considerati nel loro insieme, il loro consumo energetico è piuttosto grande. Oggi, fanno affidamento principalmente sulle batterie usa e getta, che sono dispendiose e dannose per l'ambiente.

"La lampadina era quella, hey, proviamo ad alimentare i sensori usando le vibrazioni che stanno effettivamente monitorando", dice Harne. È una domanda su cui i ricercatori hanno lavorato per circa 25 anni.

Ed è qui che arrivano gli alberi. Gli alberi hanno proprietà strutturali davvero interessanti che regolano il modo in cui reagiscono alle condizioni ventose.

Si scopre che esibiscono questo strano fenomeno chiamato risonanza interna: i rami più piccoli all'esterno dell'albero oscillano rapidamente nel vento e questa energia viene trasferita a oscillazioni di periodo più lunghe nei rami più grandi e nel tronco. In questo modo, l'energia viene dissipata e l'albero può resistere a raffiche più violente.

"Ci sono solo alcune prove davvero valide dei botanici secondo cui gli alberi usano una distribuzione davvero notevole delle loro frequenze in cui oscillano, e questo aiuta a consolidare l'energia per scopi di smorzamento", dice Harne.

Si chiese se avrebbe potuto sfruttare lo stesso principio per un altro fine: catturare energia. Costruì una semplice struttura ad albero in acciaio: un "tronco" da sei pollici con un singolo "ramo" da tre pollici fissato con un angolo di 90 gradi. La struttura era dotata di una striscia di materiale elettromagnetico, che serve a convertire l'energia vibratoria in elettricità.

Quindi ha attaccato il suo alberello a un dispositivo che lo ha agitato avanti e indietro ad alta frequenza. All'inizio sembrava non fare molto, sebbene fosse registrata qualche attività elettrica.

Ma quando ha iniettato un po 'di "rumore" nel sistema - una randomizzazione del modello di vibrazione che potrebbe simulare una folata di vento o un terremoto - il sistema ha raggiunto un punto di non ritorno e le oscillazioni di frequenza più alte del ramo sono state trasferite a un periodo più lungo e ampie oscillazioni di ampiezza nel tronco dell'albero. Ciò che è accurato è che quanto più efficientemente quelle vibrazioni sono convertite in elettricità - il sistema ha più che raddoppiato la sua tensione dopo che la risonanza interna è stata attivata.

L'esperimento dimostra il potenziale dei sensori vibrazionali che si autoalimentano. Ma Harne dice che è difficile suscitare l'interesse dell'industria in un mondo così attaccato alla tecnologia usa e getta.

"Quando lo vedo arrivare online? Probabilmente richiederemmo una maggiore richiesta di autosostenibilità. Non sono sicuro che sia così richiesto nella nostra società ", dice.

Harne non è l'unico che cerca di commercializzare il potenziale di potenza delle vibrazioni. Una società ha proposto generatori di energia eolica che oscillano invece di girare, come un modo per ridurre il rumore e i danni alla fauna selvatica. Il potere delle onde oceaniche, che potenzialmente potrebbe generare un'enorme quantità di energia elettrica, opera secondo gli stessi principi.