Mechanische bomen wekken energie op

Wind- of zonne-energie is niet altijd beschikbaar, maar er zijn andere soorten energie om ons heen die we net zo goed in elektriciteit kunnen omzetten. Denk bijvoorbeeld aan de vibraties van een brug veroorzaakt door het verkeer op het wegdek, of het zacht heen en weer wiegen van een wolkenkrabber in een stad waar geen windmolens kunnen staan.

Kleine bomen

Amerikaanse wetenschappers van de universiteit van Ohio bedachten nu een toestel dat die energie kan omzetten in elektriciteit. De theoretische dingen zien er uit als kleine bomen. Ze hebben een stam en enkele takken, maar geen bladeren. De boompjes worden vervaardigd uit stalen structuren verbonden met een speciaal elektromechanisch materiaal.

Projectleider Ryan Harde en z’n team maakten de boompjes in een virtueel mathematisch model. Eerst keken ze na hoe de structuren zich gedragen in de wind. De milde bewegingen van de staven worden in dat geval omgezet in nauwelijks waarneembare trillingen, die op hun beurt gebruikt kunnen worden om elektriciteit op te wekken.

De onderzoekers onderzochten daarna hoe de bomen omgaan met andere soorten trillingen. Het resultaat is steevast hetzelfde: een blootstelling aan een kleine hoeveelheid trillingen volstaat voor het opwekken van een kleine hoeveelheid elektriciteit: zo’n 0,8 volt.

Sensoren

Bij stevigere prikkels bewegen de boompjes wel zichtbaar heen en weer. In dat geval leverde de structuur meer dan het dubbele van de energie op: 2 volt. Veel is dat niet, maar toch beloven de kleine boompjes nuttig te zijn. Ze leveren voldoende energie om sensoren van stroom te voorzien. Dat is vooral interessant voor meetpunten in infrastructuur. Vandaag moeten die voorzien worden van batterijen of een aansluiting op het elektriciteitsnet. Dankzij de nieuwe uitvinding, die van zowat alle vibraties elektriciteit kan maken, kunnen ook sensoren op moeilijk bereikbare plaatsen elektriciteit krijgen.

De inspiratie voor de toestellen komt van echte bomen, die bij wind of een aardbeving ook netjes heen en weer zwiepen. Dat die kinetische energie omgezet kan worden in elektriciteit is niet wereldschokkend, maar tot het onderzoek van Harde was het niet duidelijk of allerhande ongestructureerde trillingen een consequente stroomoutput tot gevolg konden hebben.