aA
Tarptautinė energetikos agentūra praneša, jog netolimoje ateityje – 2030-ais metais mums prireiks 50 proc. daugiau energijos nei sunaudojame dabar.
© Shutterstock nuotr.

Trečiojo pasaulio šalyse jau dabar 1,6 milijardo žmonių gyvena be elektros. Situaciją aštrina ir iškastinis kuras, kurio atsargos nuolat senka. O ar kada nors esate pagalvoję, kiek energijos gali pagaminti jūsų kūnas?

Tikriausiai nedaugelis susimąsto, jog bejudant ir išskiriant kūno šilumai žmogus gali pagaminti apie 11 tūkst. vatvalandžių energijos per dieną. Tiek energijos pakaktų nešiojamą kompiuterį įkrauti 10 kartų. Tačiau kaip žmogaus galią paversti naudojimui tinkama energija? Čia pagelbėti gali pjezoelektrinis efektas.

Pjezoelektra, kaip reiškinys, specialistams žinomas jau daugiau nei 100 metų. Pjezoefektas suteikia galimybę žmogaus mechaninio judėjimo energiją paversti elektros energija. Dar 1880 m. broliai P. ir Ž. Kiuri, atlikdami bandymus su turmalino, kvarco bei Segneto druskos kristalais, nustatė, kad, mechaniškai veikiant šiuos kristalus slėgiu, jų paviršiuje atsiranda elektriniai krūviai.

Šis atradimas buvo pramintas pjezoelektra, o medžiagos, kuriose jis reiškiasi, – pjezoelektrinėmis medžiagomis. Lietuvos edukologijos universiteto docentas Fizinių mokslų Fizikos daktaras Sergejus Borodinas teigia, jog pjezoefektas yra pranašesnis už įprastus elektros energijos gamybos būdus ekologine prasme. Pjezoenergijai pagaminti nereikia sudėtingų technologinių procesų, daugybės žaliavų, jų išgavimo, gabenimo ar laikymo sąnaudų, tiesiog užtenka pagaminti patį prietaisą, kurio dėka bus kuriama pjezoenergija.

Pjezoelektra kasdieniame gyvenime

Keliai

Sunku suskaičiuoti kelius ir šaligatvius, kuriais žmonės nuolat vaikšto ar važinėja transporto priemonėmis visame pasaulyje. Didžiuliai erdvės plotai yra sukurti, kad atlaikytų žmonių ar automobilių judėjimo sukeliamą spaudimą, bet ne jį panaudotų. 2008 m. Izraelis pabandė pjezoelektrinį efektą pritaikyti tiesiant kelius. Tęstiniame 1 km greitkelio ruože, panaudojant pravažiuojančių transporto priemonių sukeliamą spaudimą bei vibracijas, buvo sugeneruota 400 kilovatvalandžių energijos. Toks elektros išgavimas galėtų padidinti elektrinių automobilių populiarumą, kurį iki šiol riboja netolimi kelionių atstumai ir kol kas nedidelis pakrovimo punktų skaičius.

Ateities technologijos: ar telefonų baterijas pakrausime eidami gatve?
© DELFI / Valdas Kopūstas

2011 m. Kalifornijos valstijos inžinieriai pasiūlė pagaminamą energiją naudoti ne tik elektromobiliams įkrauti, bet ir kaupti šią energiją, kurią vėliau būtų galima tiekti į bendrą energijos tinklą. Pjezoelektriniai generatoriai nepakeičia kelio struktūros, todėl vairuotojams nereikėtų baimintis dėl vairuojamos transporto priemonės suikibimo su kelio danga. Kalbant apie Lietuvą, mokslų daktaras Vytautas Kunigėlis (Vilniaus universiteto Radiofizikos katedra) teigia, jog Lietuvoje pjezoelekrikų naudojimą energijai gaminti labiausiai galėtų stabdyti klimato sąlygos - žiemą susidarantis pašalas ar sniegas, nes pjezoenergijai gaminti reikalingos pastoviai kintantys slėgiai.

Stotys

Dar 2007 metais buvo pasiūlyta idėja pritaikyti pjezoelektros principus viešose vietose, kur vyksta intensyvus žmonių judėjimas: prekybos centruose, koncertų salėse, sporto stadionuose ar traukinių stotyse. Grindyse įtaisius piezoelektrinę technologiją, dėl žingsnių spaudimo sukeltas elektros krūvis pjezoelektrinių kristalų dėka yra paverčiamas elektros srove, kuri yra kaupiama ir naudojama kaip energijos šaltinis.

NASA mokslininkai yra apskaičiavę, jog 84 mln. žingsnių gali sugeneruoti pakankamai energijos, kad paleistų į kosmosą kosminį erdvėlaivį. Šiuo principu 2008 m. pasinaudojo japonai, traukinių stotyse įrengę specialias grindis, kurių pagalba surinktos energijos pakako stoties apšvietimui bei bilietų tikrinimo aparatų veiklai užtikrinti.

Šokių klubai

Ar elektroninė muzika gali išgelbėti mus nuo energetinės krizės? Eilinis šokių klubas, dirbantis tris naktis per savaitę, per metus sunaudoja daugiau energijos nei 4 asmenų šeima. Aplinkai draugiški šokių klubai Olandijoje bei Londone jau dabar apsirūpina energija ne tik iš saulės ar vėjo, bet ir iš šokančių lankytojų. Specialių grindų ir po jomis esančių pjezoleketrinių kristalų dėka šokėjų kojų energija paverčiama elektra, kuri naudojama apšviesti klubus. Tokiu būdu naudojant pjezoelektrines grindis, pagaminama apie 60 proc. klubui reikalingos elektros energijos.

Mobilieji telefonai

Šiuo metu vis populiarėjant išmaniesiems telefonams, ne vienas iš mūsų susiduria su greitai išsikraunančia telefono baterija. Čia taip pat gali pagelbėti pjezoelektrinis efektas. Mobilieji telefonai gali būti pakrauti, juose įmontavus pjezoelektrines medžiagas bei panaudojant garso bangas ir vibracijas, atsirandančias, kai vartotojas naudojasi išmaniuojiu įrenginiu.

Taip pat Prinstono universiteto mokslininkų dėka nuo 2011 metų pjezoelektrinius kristalus bandoma integruoti į medžiaginius audinius, iš kurių siuvami drabužiai. Pasitarnauti gali ir juostelės, tvirtinamos aplink koją ar batai, kurių kulnuose įmontuoti pjezoelektriniai kristalai. Mokslininkų skaičiavimu, elektromagnetinių generatorių pagalba minutė spartaus ėjimo galėtų pakrauti mobilųjį telefoną net pusei valandos.

Ar galėtume pjezoelektros pagaminti „Akropolyje“?

Vilniaus miestas per parą suvartoja apie 4,7×〖10〗^6 kWh elektros energijos, tuo tarpu Kaunas – apie 2,8×〖10〗^6 kWh elektros energijos. Ar tiek energijos galėtų pagaminti sistemos su piezoelektrinėmis medžiagomis?

Ateities technologijos: ar telefonų baterijas pakrausime eidami gatve?
© DELFI / Valdas Kopūstas

Įsivaizduokime, kad dideliame prekybos centre, prie įėjimo įdiegiame specialią 50 metrų ilgio platformą, kuri piezoelektrinių medžiagų dėka iš mūsų žingsnių gamintų elektros energiją. Sakykime, kad per 50 metrų atstumą žmogus padaro apytiksliai 71 žingsnį, o tai galėtų sugeneruoti apie 0,0001 kWh elektros energijos.

Vien Vilniaus „Akropolyje” per dieną vidutiniškai apsilanko 45 tūkst. žmonių, jie, eidami per 50 metrų ilgio platformą, galėtų sugeneruoti 9 kWh energijos. Ir tai tik 50 metrų ilgio platforma prie vieno prekybos centro įėjimo. O jei visas prekybos centras būtų išklotas tokiomis platformomis? Vilniaus „Akropolyje“ butų galima patiesti ne mažiau kaip 1 km ilgio platformą, kuri iš visų lankytojų per dieną galėtų surinkti daugiau nei 64 mln. žingsnių, kurie sugeneruotų apie 91 kWh elektros energijos.

Vienas kvadratinis metras platformos, kuri žingsnius paverčia elektros energija, kainuoja beveik 6000 litų. Taigi, norint nutiesti prekybos centre 50 metrų ilgio ir 2 metrų pločio taką, kuris per dieną sugeneruotų 9 kWh energijos, reiktų 600 tūkst. litų investicijų. Tokiu atveju, išdalinus investicijas 5 metams, pagal pagaminamos energijos kiekį galima teigti, kad viena kilovatvalandė tokiu būdu pagamintos energijos prekybos centrui kainuotų apie 40 centų. Vis dėlto, VU mokslų daktaras Vytautas Kunigėlis teigia, jog Lietuvoje vidaus patalpose šiuo metu nuolatinių masių srautai nėra pastovūs, kaip, pavyzdžiui, einančių žmonių metro stotelėse Japonijoje ar kitose didesnėse šalyse.

Nors pjezoefekto principai buvo suprantami jau 19-ame amžiuje, tačiau pjezoelektra vis dar negali būti laikoma vienu iš pagrindinių energijos šaltinių. Tai stabdo didelis pjezoelektrinių medžiagų instaliavimo kaštų bei sukuriamos elektros energijos kiekių santykis.

Lietuvos edukologijos universiteto (LEU) doktorantas Arūnas Struckas nemano, kad pjezoenergija galėtų užimti didelę dalį energijos rinkos, nes pačios pjezo keramikos kaina nėra ir nebus pigesnė tiek, kad pjezoelektrikus būtų galima intensyviai naudoti energijos gamybai.

Kita vertus, galimybė patiems pasigaminti elektros energijos tam, kad galėtume įkrauti mobiliuosius telefonus, muzikos grotuvus ar nešiojamus kompiuterius tik įrodo, jog tokio atrasto potencialo nevalia ignoruoti. LEU docentas Fizinių mokslų Fizikos daktaras Sergejus Borodinas pritaria, jog ateityje pjezoenergija užims tam tikrą nišą, tačiau nepakeis įprastų elektros energijos gaminimo būdų, mat yra daug kitų alternatyvių energijos šaltinių, ir apskritai visuomenėje neturėtų vyrauti tik vienas elektros energijos šaltinis.

Lietuva taip pat neatsilieka nuo kitų pasaulio valstybių šioje srityje ir universitetų mokslinių tyrimų centruose vykdo pjezoaktyvių medžiagų tyrimus. Reportaže apie pjezoefekto reiškinį ir jo panaudojimo galimybes pasakoja Lietuvos edukologijos universiteto docentas Fizinių mokslų Fizikos daktaras Sergejus Borodinas ir Lietuvos edukologijos universiteto doktorantas Arūnas Struckas.

Įvertink šį straipsnį
Parašykite savo nuomonę
arba diskutuokite anonimiškai čia
Skelbdami savo nuomonę, Jūs sutinkate su taisyklėmis
Rodyti diskusiją Rodyti diskusiją

Vasčio istorija: kažkodėl visi stebisi jo vardu (2)

Nuo pat vaikystės svajodavau apie šunelį, tačiau svajonė neišsipildė... Gyvenau kaime, todėl...

Mokiniai trečiadienį surengė piketą Šiauliuose (13)

Trečiadienį Šiauliuose 12 val. skvere prie miesto savivaldybės įvyko Šiaulių mokyklų...

Vilnietis pasipiktino: ar dėl kelių minučių verta rizikuoti gyvybe? (36)

Vilnietis, važiuodamas sekmadienį Mindaugo g. Vilniuje , buvo šokiruotas, kai vienpusio eismo...

Z KARTA: Ar lietuviai vis dar skaito knygas? Kaip nemokamai apkeliauti ES? (4)

Šį pirmadienį laidoje „Z KARTA” kalbėsimės apie pirmąją, Lietuvoje įžiebtą Kalėdų...

Priglaustas šunelis buvo toks mažytis, kad vardą nebuvo sunku sugalvoti (6)

Larą pamatėme skelbimuose – moteris ieškojo rastam šuniukui namų, pati jau laikė kelis...

Top naujienos

Mauricas: Lietuva negaus 500 mln. eurų paramos, nes yra per „pigi“ 0_0 (122)

Ne paslaptis buvo tai, kad nuo 2020 metų Lietuvai mažės Europos Sąjungos (ES) finansinė parama....

Kručinskai paviešino tarnyboms įteiktą pareiškimą: toks mokymas mums yra amoralus (392)

Gintaras Kručinskas savo socialinio tinklo paskyroje paviešino pareiškimą, kurį vakar įteikė...

„MG Baltic“ byloje Landsbergis pasakojo apie susitikimus su Kurlianskiu atnaujinta 12.32 val. (319)

Teisėjai konservatorių lyderiui Gabrieliui Landsbergiui taiko išskirtines sąlygas, nors šis to...

Amerikiečių ekspertai: Rusija Ukrainoje planuoja sukelti masinę isteriją Ukrainos admirolas: Putinas dabar ypač susinervinęs (458)

Kaip rodo naujai atlikta analizė, panašu, kad Rusija ir toliau kurstys nesantaiką Ukrainoje: jau...

Geriausias amžius pastoti: įvardijo, nuo kada vaisingumas ima sparčiai mažėti (23)

Kada tinkamiausias metas pastoti ? Pasirodo, ko bepaklaustum, sulauksi skirtingų atsakymų....

Besilaukiančios Gerdos Žemaitės namuose gyva eglutė pridarė nemažai rūpesčių (17)

Gandrų laukimo emocijomis gyvenantys Gerda ir Andrius Žemaičiai savo namuose po ilgos pertraukos ir...

Skvernelis gauna atsakymus iš žvalgybos institucijų: konservatoriams tos informacijos neteiks (376)

Premjeras Saulius Skvernelis teigia iš žvalgybos subjektų jau sulaukęs pirmųjų atsakymų į...

Gyvai / GARSIAI! Fenomenalieji lietuviškos scenos chuliganai „Flying Saucer Gang“ (12)

Per ypač trumpą laiką į populiarumą viršūnę šovę vakarietiškojo naujosios mokyklos hiphopo...

5 diabeto ženklai, kuriuos pajutus, verta pasitikrinti (1)

Cukrinis diabetas – viena dažniausių lėtinių ligų, kurios pirmųjų požymių kai kurie...