צמד חוקרים אמריקאי מפתח בימים אלו התקן חדש שיהיה מסוגל לרתום את אנרגית ההליכה האנושית לצורך טעינת מכשירי חשמל ניידים.

אנרגיה הולכת ברגל

אם החזון של טום קרופנקין וג'י. אשלי טיילור יתממש, הטלפון הנייד – או כל מכשיר אלקטרוני נייד אחר – בקרוב ייטען רק באמצעות ההליכה שלנו.

במאמר שהופיע השבוע במגזין "Nature Communication" קרופקין וטיילור, שני מהנדסים חוקרים באוניברסיטת וויסקונסין-מדיסון, מתארים טכנולוגיה חדשה לייצור אנרגיה המבטיחה לצמצם בצורה קיצונית את התלות בסוללות, ובמקום זאת לאגור אנרגיה הנוצרת מתנועת בני-אדם על מנת לספק אנרגיה למוצרי אלקטרוניקה ניידים.

"בני אדם, באופן כללי, הם יצרני אנרגיה עם פוטנציאל מאוד גדול" מסביר קרופקין – פרופ' להנדסה מכאנית באוניברסיטת וויסקונסין-מדיסון. "במהלך ספרינט, בנאדם מסוגל לייצר עד קילו-וואט אנרגיה". קרופניק מציין שלכידת שבריר מהאנרגיה הזו מספיקה לספק עבור מערך שלם של מוצרי אלקטרוניקה ניידים – החל ממחשבים ניידים, ועד לטלפונים ניידים ופנסים. "מה שחסר הוא טכנלוגיה שתתרגם את האנרגיה המכאנית לאנרגיה חשמלית" הוא אומר.

טכנולוגית רותמות אנרגיה מכוונות כיום ליישומים בעלי עוצמה רבה דוגמת אנרגיה סולארית או אנרגיית רוח, או יישומים מאוד קטנים כמו מחשבונים, שעונים וחיישנים. "מה שחסר", אומר טיילור "הוא טווח הוואטים שבתחום מוצרי האלקטרוניקה הניידים היומיים". לדעת החוקרים, אמנם ניתן לנצל אנרגיה סולארית אל תוך מכשירי אלקטרוניקה, אבל בשונה מתנועתו של אדם אליה נחשפים כל טלפון נייד ולאפטופ, אנרגיה סולארית אינה מקור זמין עבור מכשירי אלקטרוניקה ניידים אלו.

במאמר שפרסמו השניים ב-"Nature Communication" קרופניק וטיילור מתארים טכנולוגיה שמוכרת בשם "reverse electrowetting" תופעה שנתגלתה על ידי צמד החוקרים מוויסקונסין. האנרגיה המכאנית מומרת לאנרגיה חשמלית באמצעות שימוש ברכיב מיקרו-נזיל המכיל אלפי מיקרו טיפות באות במגע עם מצע ננו חדשני מובנה.

טכנולוגיה זו יכולה לאפשר לזוג נעליים להכיל רכיב רותם אנרגיה שיקלוט את האנרגיה הנוצרת בזמן הליכה, שלרוב מבוזבזת ביצירת חום, ולהמירה לאנרגיה של עד 20 וואט של אנרגיה חשמלית אשר יכולה להטעין מכשירי אלקטרוניקה ניידים. להבדיל מסוללה מסורתית, רתם האנרגיה החדשני איזו זקוק להטענה, כיוון שאנרגיה חדשה נוצרת בכל עת שאנחנו הולכים.

שלב הפיתוח הראשוני של הטכנולוגיה מומן על ידי תקציב האגודה הלאומית לפיתוח מחקר עיסקי מזערי בארה"ב. כעת קרופקין וטיילור מעוניינים למסחר את הטכנלוגיה באמצעות חברה שהקימו – InStep NanoPower.

עבודתם של טיילור וקרופנקין שאבה השראה מההגבלות הרבות שטכנולוגיית הסוללות המודרנית כופה על המשתמשים במוצרי אלקטרוניקה. כמו שרובנו יודעים, טלפונים ומחשבים ניידים נשענים בעיקר על סוללות המגבילות את השימוש במוצרים אלו במקרים רבים. בנוסף, מוצרי אלקטרוניקה רבים נמצאים בשימוש במקומות נידחים בעולם, בהם אין חיבור לרשת החשמל, המהווה את המקור העיקרי לטעינת סוללות. משתמשי טלפונים ניידים במדינות מתפתחות משלמים לעיתים סכומים גבוהים באופן יחסי על מנת להטעין את המכשירים הניידים שלהם. אתגרים דומים ניצבים בפני חיילים או אנשי כוחות הביטחון. חיילים בצבאות מודרניים למשל נושאים על גבם עד 9 קילוגרם של סוללות לציוד תקשורת, מחשבים ניידים ומשקפות לראיית לילה.

האנרגיה המיוצרת ברכיב שבנעל יכולה להיות מנוצלת באחת משתי דרכים: ניתן לנצל אותה ישירות על מנת לספק אנרגיה לטלפונים ומחשבים ניידים, רדיו, GPS, אמצעי ראיית לילה ופנסים. מצד שני, ניתן לחבר את הרכיב עם הוט-ספוט אינטרנטי שיתווך בין המכשירים הניידים לרשת wireless מקומית, כך משתמשים יוכלו לנצל את האנרגיה שברכיב מבלי לחבר את המכשיר הנייד לרכיב – קרי לנעל. אפשרות זו מורידה דרמטית את צריכת האנרגיה של מכשירים ניידים, ומאפשרת להם לפעול לזמן ממושך יותר ללא הטענה. "ניתן להפחית את דרישות האנרגיה של טלפונים ניידים בדרך זו באופן דרמטי. סוללה של טלפון נייד יכולה להחזיק מעמד עד פי 10 בקונפגורציה כזו", טוען קרופנקין.

כמובן שרתימת האנרגיה שאנו פולטים תוך כדי הליכה לא תהווה בשלב הראשוני תחליף מלא לסוללות, אפילו ביישומים ניידים, אך החוקרים מאמינים שעשוי להיות לה תפקיד מפתח בהפחתת עלויות, זיהום ובעיות נוספות הקשורות לפעילות הסוללות. החוקרים מקווים שהתהליך אותו פיתחו יסלול את הדרך לפיתוחים נוספים שיבטלו בשלב מאוחר יותר את הצורך בסוללות לחלוטין.