Подросток превратил колесо для хомяка в зарядное устройство для мобильного телефона, используя переработанные батареи от электросамоката.
Юный изобретатель превратил колесо для хомяка в зарядное устройство для мобильного телефона, работающее на энергии животных.
Энергетический переход часто ассоциируется с огромными солнечными электростанциями, морскими ветряными турбинами или сложными интеллектуальными энергосетями. Но иногда самые яркие идеи рождаются в спальне, из переработанных деталей и изрядной доли любопытства. Именно это произошло, когда молодой создатель контента решил превратить ночную активность хомячка в источник электроэнергии, способный заряжать мобильный телефон.
На первый взгляд, это может показаться глупой идеей. И в каком-то смысле так оно и есть. Но за этим экспериментом стоят реальные физические принципы, которые помогают нам понять, как работает большая часть современной выработки электроэнергии.
Идея возникла после того, как брат молодого человека завел хомяка в качестве домашнего питомца. Как это часто бывает с домашними грызунами, животное проводило большую часть ночи, непрерывно бегая по своему беговому колесу. Этот постоянный шум натолкнул на довольно остроумный вопрос: можно ли использовать всю эту механическую энергию для выработки электроэнергии?
В результате получилась небольшая экспериментальная система, которая действительно смогла зарядить смартфон.
Как колесо для хомяка может вырабатывать электричество
Работа системы основана на хорошо известном принципе в электротехнике: двигатель может также выступать в качестве генератора.
Когда через двигатель проходит электрический ток, он вращается. Но этот процесс можно обратить вспять. Если вал двигателя вращается механически, устройство генерирует электрический ток. Это тот же самый принцип, который используется в ветряных турбинах, гидроэлектростанциях или даже в некоторых велосипедах с динамо-машинами.
В данном случае движение осуществлялось с помощью хомячьего колеса.
Изобретатель подключил небольшой двигатель постоянного тока к оси колеса, чтобы преобразовывать вращение в электричество. Сразу же возникла проблема: мобильному телефону для нормальной зарядки необходим относительно стабильный источник питания, чего трудно добиться с таким нестабильным и маломощным источником.
Вот тут-то и вступает в дело силовая электроника, ключевой элемент современной возобновляемой энергетики.
Главная проблема: очень мало энергии и крайне нестабильная обстановка.
Трудность заключалась не только в выработке электроэнергии. Настоящая проблема состояла в её стабилизации и обеспечении возможности её использования.
Небольшие электродвигатели вырабатывают низкое и колеблющееся напряжение. Кроме того, хомяк не бегает с постоянной скоростью. Иногда он разгоняется, затем останавливается, а потом снова начинает бежать, словно тренируясь к мини-марафону. Всё это очень хаотично.
Для решения этой проблемы изобретатель использовал модуль сбора энергии, известный как преобразователь энергии , способный усиливать очень малые напряжения до приемлемого уровня. Он также внедрил систему отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) , технологию, широко используемую в фотоэлектрических солнечных установках.
Системы MPPT постоянно регулируют соотношение напряжения и тока для извлечения максимального количества доступной энергии в любой момент времени. Это крайне важно для солнечных панелей при изменении солнечной радиации. В этом проекте непредсказуемое поведение хомяка создало аналогичную проблему.
Действительно, любопытно.
Переработанные батареи и вторая жизнь для электронных компонентов.
Ещё одной интересной деталью проекта стало использование батарей, снятых со сломанного электросамоката. Перепрофилированные литий-ионные элементы позволили накапливать электроэнергию, вырабатываемую за ночь, и впоследствии использовать её для зарядки мобильного телефона через USB.
Этот аспект напрямую связан с одной из главных современных экологических проблем: повторным использованием батарей и применением принципов циркулярной экономики к электронным устройствам.
В Европе, например, новые правила в отношении батарей, утвержденные Европейским союзом, специально направлены на содействие извлечению критически важных материалов, отслеживаемости и повторному использованию компонентов для снижения зависимости от сырья, такого как литий, никель или кобальт.
Хотя этот эксперимент носит бытовой и почти юмористический характер, он отражает гораздо более серьезную технологическую тенденцию: более эффективное использование существующих ресурсов до начала производства новых устройств.
Это гораздо больше, чем просто вирусная диковинка.
Очевидно, что ни одно домохозяйство не может жить на хомячьих колесах. Вырабатываемая энергия очень мала, и в самом видеоролике признается, что первоначальная зарядка была крайне медленной.
Однако эксперимент подчеркивает важный момент: огромное количество механической энергии, растрачиваемой в повседневной жизни.
Спортивные залы, велотренажеры, автоматические двери, промышленное оборудование, системы вентиляции или даже городские тротуары, способные генерировать электроэнергию от шагов, — все это часть реального направления исследований, известного как сбор энергии .
Системы, улавливающие энергию движения людей на вокзалах и в общественных местах, уже были протестированы в таких городах, как Токио, Лондон и Амстердам. Вырабатываемая электроэнергия обычно невелика, но полезна для светодиодного освещения, датчиков или энергосберегающих устройств.
Само по себе это не изменит мир. Но это помогает.