圧電エネルギー：人の動きを利用して発電する

ラス 圧電プレート を可能にする革新的なテクノロジーです。 足音、ジャンプ、その他の人体の動きを電気エネルギーに変換します。。生成されるエネルギーは、圧電材料に加えられる機械的圧力から発生します。圧電材料には、変形や摩擦を受けると電流を生成する機能があります。

最も興味深く、よく引用されるケースは、 ロンドンの持続可能なナイトクラブ、参加者の動きによって生成されたエネルギーが照明やその他の電気システムの一部に電力を供給します。この種の設備は、歩行者の交通量が多い都市環境で導入され始めており、エネルギー効率を向上させ、二酸化炭素排出量を削減します。

圧電はどのように機能するのでしょうか?

圧電現象は次のことに基づいています。 特定の材料の容量 機械的変形が加えられると電流が発生します。石英などの圧電材料が伸長または圧縮されると、その原子が再配置され、電位差が生じ、これを導いて利用することができます。

このプロセスには 2 つの主な用途があります。

• エネルギーの直接生成: たとえば、環境内の人の足音やステップによって、小型デバイスの照明や電力供給に使用できる小さな電流が生成されます。
• 電気信号の生成：この特性は伝統的に、圧力ごとに火花が発生するライターやライターなどのデバイスで使用されてきました。

圧電エネルギーの応用

圧電には、 幅広い用途 これは、エネルギー効率の最適化を目指す現代のスマートシティにとって重要なテクノロジーとして位置付けられています。

その主な用途は次のとおりです。

• 混雑したスペースの床に：日本のような国は、何百万人もの利用者の運動エネルギーを電気に変換するために、地下鉄の駅に圧電プレートを設置し始めています。
• スマートロード：イスラエルは、道路を走る車両をエネルギー源として利用するプロジェクトを立ち上げた。車が通過するたびに少量の電気が生成されるため、道路照明システムの他のエネルギー源への依存を軽減できます。
• ポータブル機器: 圧電エネルギーは、心拍や日常動作など人間の動きから恩恵を受ける生体医療機器やウェアラブルに電力を供給するために適用できます。
• 公共照明: 横断歩道によって生成されたエネルギーを蓄えて夜間の通りや大通りを照らす圧電舗装が開発されました。

圧電に使用される材料

主な圧電材料は両方とも 天然と合成これにより、さまざまなアプリケーションでの可用性と効率が向上します。これらの材料は共通して、対称中心のない内部結晶構造を持っています。

最も一般的に使用される圧電材料には次のようなものがあります。

• クォーツ: おそらく最もよく知られているのは、この結晶に圧力が加えられると電気を発生させる能力があることです。
• トルマリン：その安定性により、圧力センサーやその他の電子用途に使用されます。
• セラミカ: チタン酸ジルコン酸鉛 (PZT) などのチタン酸塩は、高度に調整可能な圧電特性により、産業用途で非常に一般的です。

象徴的なプロジェクトとイノベーション

世界中で、圧電エネルギーを新たな境地に導く主力プロジェクトがいくつかあります。最も注目すべきものの 1 つは、 モビスタープロジェクト マドリッドのサンティアゴ・ベルナベウ・スタジアムでは、ファンの動きから発電するために圧電プレートがスタジアムのスタンドの下に設置されました。このエネルギーは近くの町の巨大な LED スクリーンに電力を供給し、住民が試合をライブで見ることができるようになりました。

もう一つの興味深い事例は、 ペーブジェンシステム、ロンドンの企業は、歩行者によって生成されたエネルギーを持続可能な目的で使用するために、さまざまな都市に圧電タイルを設置しました。彼らのプロジェクトは、都市の持続可能性を向上させるこのテクノロジーの大きな可能性を示しています。

圧電効率の課題

この種のテクノロジーが直面する主な課題の 1 つは、 運動エネルギーを電気に変換する効率。発電量は太陽光や風力など他の再生可能エネルギーに比べて比較的少ない。しかし、その耐久性、既存のインフラとの統合の容易さ、他のクリーン エネルギーとの組み合わせの可能性により、エネルギーをほとんど必要としない都市プロジェクトやデバイスにとって貴重なオプションとして位置付けられています。

電子部品の量産化により圧電材料のコストが下がっているシナリオでは、 圧電の将来は有望である。効率と生産コストが低下するにつれて、スマートシティでの応用は増え続けるでしょう。

要するに、 圧電エネルギー これは、特に都市や交通量の多い環境において、人や車両の移動を活用するための実行可能かつ持続可能なソリューションとして浮上しています。効率向上の点ではまだ課題はありますが、他の再生可能エネルギー源を補完する大きな可能性があり、都市インフラへの統合と人口密集地での発電能力により、将来の都市エネルギーにとって魅力的な選択肢となっています。