Ada Energi di Pohon Bergoyang

Bayangkan hutan pepohonan, bergoyang tertiup angin. Sekarang bayangkan Anda dapat menangkap energi itu dan menggunakannya untuk kebaikan - katakanlah, untuk mencegah runtuhnya jembatan yang mematikan.

Itulah yang coba dilakukan oleh Ryan Harne, seorang peneliti di Ohio State University. Yah, semacam itu. Dia membangun mesin kecil yang meniru sifat struktural pohon, yang memungkinkan energi ditangkap lebih efisien dan diubah menjadi listrik.

Apa gunanya generator pohon kecil? Bayangkan ini: di seluruh dunia, bangunan, jembatan, dan pesawat terbang dilengkapi dengan sensor untuk mengukur getaran, yang menandakan jika struktur memburuk dan berisiko runtuh.

"Ini telah berkembang biak setelah sejumlah bencana struktural besar, seperti jembatan runtuh," kata Harne. Terbalik.

Secara individual, sensor ini tidak menggunakan banyak energi, tetapi jika digabungkan, konsumsi dayanya cukup besar. Saat ini, mereka terutama mengandalkan baterai sekali pakai, yang boros dan berbahaya bagi lingkungan.

"Bola lampu itu adalah, hei, mari kita coba dan hidupkan sensor menggunakan getaran yang sebenarnya mereka pantau," kata Harne. Ini adalah pertanyaan yang telah dikerjakan oleh peneliti selama sekitar 25 tahun.

Dan di situlah pohon masuk. Pohon memiliki sifat struktural yang sangat menarik yang mengatur bagaimana mereka bereaksi terhadap kondisi berangin.

Ternyata mereka menunjukkan fenomena aneh yang disebut resonansi internal ini: Cabang-cabang yang lebih kecil di bagian luar pohon berosilasi dengan cepat dalam angin, dan energi ini ditransfer ke osilasi periode yang lebih lama di cabang-cabang yang lebih besar dan di bagasi. Dengan cara ini, energinya hilang dan pohon itu dapat menahan lebih banyak hembusan kekerasan.

"Hanya ada beberapa bukti yang sangat bagus dari para ahli botani bahwa pohon menggunakan distribusi frekuensi mereka yang luar biasa, dan itu membantu mengonsolidasikan energi untuk tujuan peredam," kata Harne.

Dia bertanya-tanya apakah dia bisa memanfaatkan prinsip yang sama menuju energi lain yang mampu menangkapnya. Dia membangun struktur seperti pohon sederhana dari baja: "batang" enam inci dengan "cabang" tunggal tiga inci yang terpasang pada sudut 90 derajat. Struktur itu dilengkapi dengan strip bahan elektromagnetik, yang berfungsi untuk mengubah energi getaran menjadi listrik.

Lalu ia menempelkan pohon kecilnya ke perangkat yang mengguncangnya bolak-balik dengan frekuensi tinggi. Pada awalnya, sepertinya tidak banyak, meskipun beberapa aktivitas listrik terdaftar.

Tetapi ketika ia menyuntikkan "noise" ke dalam sistem - pengacakan pola getaran yang mungkin meniru hembusan angin atau gempa - sistem mencapai titik kritis, dan osilasi frekuensi yang lebih tinggi dari cabang dipindahkan ke periode yang lebih lama., dan osilasi amplitudo yang lebih besar di batang pohon. Apa yang rapi tentang itu adalah seberapa efisien getaran-getaran itu diubah menjadi listrik - sistem lebih dari dua kali lipat keluaran tegangannya setelah resonansi internal dipicu.

Eksperimen membuktikan potensi sensor getaran yang memberi daya pada diri mereka sendiri. Tetapi Harne mengatakan sulit untuk membangkitkan minat dari industri di dunia yang begitu melekat pada teknologi sekali pakai.

“Kapan saya melihatnya online? Kami mungkin akan membutuhkan permintaan yang lebih besar untuk keberlanjutan diri. Saya tidak yakin hal itu sangat dituntut di masyarakat kita, "katanya.

Harne bukan satu-satunya yang mencoba mengkomersialkan potensi kekuatan getaran. Satu perusahaan telah mengusulkan generator tenaga angin yang berosilasi alih-alih berputar, sebagai cara untuk mengurangi kebisingan dan membahayakan satwa liar. Tenaga gelombang laut, yang berpotensi menghasilkan listrik dalam jumlah besar, beroperasi dengan prinsip yang sama.