Năng Lượng Con Người

NĂNG LƯỢNG CON NGƯỜI

Con người tạo ra rất nhiều năng lượng ở dạng tiềm năng. Tôi tiêu thụ ngay tại chỗ những gì tôi tạo ra. Có thể nói đó là nguồn năng lượng vô tận, các nhà khoa học muốn tận dụng các nguồn năng lượng con người tạo ra trong quá trình vận động để tạo ra điện năng. “Những người dân sống trong vùng này chính là nguồn năng lượng của chúng tôi”. Khái niệm biến con người thành các nhà máy phát điện được gọi là khai thác năng lượng nhân sinh.

Toulouse là một trung tâm công nghệ quan trọng ở Pháp. Bên trong tòa thị chính thành phố, người ta đang phát triển ý tưởng tận dụng năng lượng do con người tạo ra, Alexander Martial là phó thị trưởng thành phố Toulouse. Anh là 1 trong số thành viên dự án Jobnext  – dự án đường đi bộ tạo năng lượng. “Chúng ta đang bước vào 1 cuộc cách mạng từ xưa tới nay, mọi người đều cho rằng thành phố chỉ biết tiêu năng lượng, nhưng chúng tôi tin thành phố cũng có thể tạo ra năng lượng. Dự án Jobnext có thể nói ngắn gọn như thế này: tôi tiêu thụ ngay tại chỗ năng lượng do mình tạo ra, có thể nói đó là nguồn năng lượng  vô tận, chỉ cần con người còn tồn tại thì nguồn năng lượng đó sẽ hiện hữu”

Mỗi bước đi của con người tạo ra 6W năng lượng. Lối đi bộ tạo năng lượng được thiết kế để biến đổi mọi bước đi thành năng lượng thắp sáng đèn đường. Nguồn cảm hứng để cho ra đời dự án này tới từ đất nước Hà Lan. Năm 2006, một câu lạc bộ đêm ở Rotterdam lần đầu tiên tận dụng năng lượng từ những người nhảy trên sàn, những tấm bảng điện được gắn vào sàn nhảy. Chúng biến những bước di chuyển của người nhảy thành năng lượng điện. Ban đầu chủ đầu tư của sàn nhảy xanh chỉ định sử dụng năng lượng để chạy đèn led bên dưới sàn nhảy, nhưng rồi họ tiếp tục phát triển ý tưởng và tăng tính hiệu quả của quá trình phục hồi năng lượng. Hiện nay có vô số các câu lạc bộ trên thế giới thực hiện các buổi trình diễn ánh sáng chỉ bằng năng lượng từ các vũ công. Dự án được Liên minh châu Âu tài trợ, Alexander muốn thực hiện ý tưởng này ở thành phố Toulouse.

Cả thành phố có gần 70 000 cột đèn đường, tiêu tốn khoảng một nửa lượng tiêu thụ hàng năm của thành phố. Chỉ riêng điều đó thôi cũng đủ để Hội đồng thành phố nghĩ đến việc tiết kiệm điện mà không phải tắt bớt đèn và không ảnh hưởng tới đời sống của người dân. Đèn led tiết kiệm năng lượng, bóng chỉ được chạy bằng năng lượng mặt trời và bộ cảm biến chuyển động trên cột đèn đường đều là những biện pháp tiết kiệm năng lượng. Chúng đã giúp thành phố giảm bớt 30% lượng điện năng tiêu thụ. Tất cả đèn đường và đường pha tiêu tốn năng lượng đều kết thúc số phận của chúng trong nhà kho của thành phố. Mọi người ở đây cũng đang nghiên cứu nguồn cung cấp năng lượng trong tương lai để hỗ trợ phát triển dự án đường đi bộ phát điện . một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất là làm sao thu được năng lượng do con người tạo ra, để giải quyết vấn đề này người ta đã tạo ra 1 máy phát điện mini và chôn dưới đất. nó sẽ chuyển đổi động năng từ bước chân thành năng lượng điện. sau đó năng lượng được dự trữ trong các bình acquy để thắp sáng đường phố vào buổi tối khi có ít người đi lại trên đường. Ý tưởng này đang trong quá trình nghiên cứu và phát triển, 5 máy phát điện sẽ được lắp đặt dưới mỗi tấm ván. Các nhà khoa học muốn tìm ra cách sắp đặt chúng để tiết kiệm điện tối đa. Phó thị trưởng Alexander phụ trách lĩnh vực cải tiến và cung cấp điện ở Toulouse. Dự án này là toàn bộ tâm huyết của anh: “tôi nghĩ dự án này có liên quan tới sự tự do của con người, tự do sáng tạo, tự do tưởng tượng ra 1 thế giới khác, tôi nghĩ dự án khai thác năng lượng nhân sinh chính là sự tự do trong tương lai” , điều đó đồng nghĩa với việc phát triển các công nghệ sạch sử dụng năng lượng của mỗi con người trong đô thị: “Bạn bắt đầu từ con số 0 với 1 mẫu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và rồi bạn công bố kết quả thu được và tìm kiếm đối tác mới”

Những phat triển của ngành hàng không vũ trụ tại Toulouse đang giúp thành phố thực hiện ý tưởng này. Hầu hết tất cả các nguyên vật liệu được sử dụng để xây dựng con đường đi bộ phát điện là những nguyên vật liệu sử dụng trong chế tạo máy bay. Ví dụ bạn có thể tìm thấy lò xo máy phát điện trên cửa máy bay A380 – máy bay chở khách lớn nhất thế giới. vật liệu phải có khả năng chịu lực lớn vì vậy lò xo sử dụng trên máy bay đặc biệt phù hợp với dự án này.

Phụ trách nghiên cứu khoa học dự án Jobnext, nhà vật lý học Bert Frank hiện đang giảng dạy tại trường đại học Toulouse. Ông nghiên cứu sự tương tác giữa cơ học và điện từ . Bert Frank đặc biệt hứng thú với những ý tưởng sáng tạo có tính thực tiễn cao. Dự án lối đi bộ phát điện là một trong số đó : “cách thức lớn nhất chính là tạo ra máy phát điện với chi phí thấp nhưng phải đạt hiệu quả tối đa, điều đó có nghĩa là 6W năng lượng cơ học phải được chuyển thành điện năng và ít bị hao phí nhất”. dự án Jobnext ở Toulouse hướng tới việc tạo ra và sử dụng năng lượng ngay tại chỗ, chúng ta không cần truyền tải điện đi nới khác, chính vì thế gần như không thể xảy ra tình trạng thất thoát điện năng, nguyên lý hoạt động của công nghệ này cũng lấy ý tưởng của ngành hàng không.

Nguyên lý ở đây cũng giống như khi trẻ con chơi đánh quay. Toulouse đang hướng trọng tâm nghiên cứu vào năng lượng cơ học của con người nhưng còn nhiều cách khác để khai thác nguồn năng lượng nhân sinh.

Mùa đông ở thủ đô Stockholm – Thụy Điển thường kéo dài, lạnh lẽo và âm u. Trong suốt mùa đông, cuộc sống chủ yếu được diễn ra trong những căn phòng được sưởi ấm, vì vậy nhu cầu tiết kiệm điện ở đây rất quan trọng. Nhà ga trung tâm của Stockholm là nhà ga lớn nhất Thụy Điển. trung bình có khoảng 200 000 lượt người đi lại các phòng chờ trong nhà ga. Trong quá trình đó, họ tạo ra rất nhiều điện năng, lượng điện năng này có thể được tận dụng triệt để. Những đám đông như thế này rất lý tưởng cho việc khai thác năng lượng. Khi hoạt động thể chất nhiêù, một người có thế tạo ra tới 900W năng lượng. Năng lượng con người thường để thất thoát tương đương với năng lượng 1 bóng đèn 100W. Trong 1 ngày, con người bỏ phí lượng calo họ hấp thụ khi ăn. Chúng ta thất thoát lượng calo này phát ra dưới dạng nhiệt hoặc mồ hôi dưới dạng hơi nước.

Class Johanson là cán bộ môi trường tại công ty bất động sản quốc gia. Anh nhận thấy nhiệt năng của con người ẩn chứa 1 cơ hội tuyệt vời:

200 000 lượt người đi lại hàng ngày tạo ra 1 nguồn nhiệt năng khổng lồ. lượng nhiệt năng này thuộc trung tâm điều hành luôn phải làm mát nhà ga ngay cả trong mùa đông. Hệ thống làm mát trong hầm cũng tạo ra một lượng nhiệt không nhỏ. Những máy biến nhiệt màu xanh này sử dụng nhiệt năng để đun nước và còn được sử dụng sưởi ấm 1 tòa nhà văn phòng gần đó: “giúp các tòa nhà tiết kiệm điện là điều rất quan trọng trong bối cảnh đô thị như thế này, chúng tôi có rất nhiều tòa nhà khác nhau với nhu cầu sử dụng và lượng tiêu thụ điện khác nhau vì vậy chúng tôi cố gắng không tách rời riêng lẻ mà liên kết chúng lại với nhau. Chúng tôi đã sử dụng lượng nhiệt năng dư thừa trong nhà ga trung tâm Stockholm cho một tòa nhà văn phòng rất gần đó”

Tòa nhà văn phòng đối diện bên đường đã tận dụng lượng nhiệt năng dư thừa miễn phí do con người tạo ra trong nhà ga, điều này đã giúp tòa nhà giảm bớt ¼ lượng điện tiêu thụ. Một trong những lý do mô hình này hoạt động hiệu quả, chính là nhà ga và tòa nhà văn phòng này có cùng chủ sở hữu. tất cả những gì cần thiết là các chủ bất động sản hợp tác cùng nhau, tôi sở hữu tòa nhà văn phòng này anh có tòa nhà chung cư kia. Chúng ta có nhu cầu sử dụng điện vào những thời điểm khác nhau, chúng ta có thể liên kết 2 tòa nhà lại không: “Mô hình này thích hợp với nhiều nơi khác, hy vọng sẽ được áp dụng ở nhiều nơi, có thể không giống hoàn toàn như thế này nhưng cũng có sự tương đồng 1 phần”.

Năng lượng nhân sinh trong nhà ga trung tâm Stockholm được sử dụng gián tiếp, nhưng khai thác năng lượng nhân sinh có thể được khai thác theo cách trực tiếp hơn và trên quy mô lớn hơn. Có thể thấy ví dụ ở vùng Munster phía tây nước Đức. đây là khu đại đô thị, có mật độ dân số đông nhất nước Đức. Hiện 5 triệu người đang sống ở  đây, chất thải của họ đều đổ vào ống cống. Bốn hệ thống thoát nước xử lý chất thải này, chúng xử lý nước thải và hoạt động như hệ thống cung cấp năng lượng. Hệ thống thoát nước trong thị trấn Bocholt nhận chất thải của khoảng 500000 người dân. Chất thải sinh học này chứa rất nhiều năng lượng, đối với các chuyên gia xử lý nước thải. chất thải của con người là một loại hàng hóa có giá trị Nicholas Mayer phụ trách xử lý chất thải, ông đặc biệt quan tâm đến phần cặn thải còn sót lại sau khi đã rút hết nước. Trong quá khứ chúng được chôn dưới đất, nhưng hiện nay các chuyên gia sử dụng chúng để tạo ra năng lượng. Trong các tháp phân hủy cao 50m này vi khuẩn phân hủy chất thải của con người thành khí sinh học trong đó 70% là khí metan.

“Đây chính là nơi sản xuất năng lượng của chúng tôi, từ đây chúng tôi thu được khí đốt và năng lượng từ chất cặn trong khí thải”. Ở nhiệt độ 38⁰C, vi khuẩn biến chất cặn bã thành khí sinh học trong 25 ngày

“Chúng tôi cố gắng tạo ra khoảng 900m³ khí sinh học trong 1 giờ và sử dụng khí gas này để cung cấp năng lượng cho nhà máy nhiệt điện. Nếu thành công chúng tôi có thể cung cấp điện cho khoảng 7000 hộ gia đình mỗi năm”. Điện được tạo ra từ chất thải của con người, 1m ³ khí sinh học có thể sinh ra nhiệt lượng tương đương với 1lit dầu hỏa. Các chuyên gia muốn đạt được nhiều hơn thế, chất cặn bã sau quá trình phân hủy cũng được tận dụng. Chúng được làm khô trộn với than cám và trở thành 1 loại nhiên liệu rắn, ý tưởng ở đây là tạo ra được càng nhiều năng lượng từ quá trình xử lý chất thải nguyên sinh càng tốt. Những máy ép đặc biệt mất 2 tiếng để chắt lọc chất thải ra khỏi nước. Thành phẩm nhiên liệu cuối cùng có hàm lượng năng lượng cao bất ngờ với nguồn năng lượng thu được từ 1kg chất thải bạn có thể sấy khô tóc trong nửa tiếng. Nhiên liệu tạo ra được đốt trong 2 lò cao nhiệt độ 850⁰C. Qúa trình này sẽ sinh ra hơi nước để chạy 1 tuabin sản xuất ra hơn 3mW điện năng. Hệ thống xử lý nước thải tại Bocholt đã tự phục vụ 70% nhu cầu điện năng của nhà máy. Và trong tương lai nhà máy sẽ có thể tự đáp ứng toàn bộ nhu cầu điện của mình:

“Người dân sống trong vùng này chính là nguồn năng lượng của chúng tôi, chúng tôi làm sạch nguồn nước tận dụng chất thải để tạo ra khí sinh học, điện và điện năng”. Chất thải đã qua xử lý có thể biến thành nhiên liệu cung cấp cho xe ôtô. Xăng sinh học sau khi được lọc đơn giản sẽ trở thành một hợp chất tương đối giống với xăng dầu tự nhiên về mặt hóa học. Tất cả phương tiện đi lại trong khu xử lý chất thải ở Bocholt đều chạy bằng xăng sinh học từ trạm xăng nội bộ của nhà máy.

Trong 1 nhà máy thử nghiệm, các chuyên gia xử lý chất thải đang nghiên cứu một bước tiến xa hơn. Họ muốn tạo ra khí Hydro từ khí phân hủy. Khí Hydro có hàm lượng năng lượng cao hơn khí sinh học, tuy nhiên nó chỉ trở thành một giải pháp năng lượng khả thi khi có thể tạo ra điện năng sạch với chi phí thấp giống như ở đây. Khí sinh học được làm sạch bằng màng lọc cacbon sau đó được làm lạnh. Trong thiết bị lạnh khí sinh học sẽ được tách ra khí cacbonic và khí hydro nguyên chất.

Khí Hydro được sử dụng trong công nghệ pin nhiên liệu. Nó tạo ra điện, nhiệt năng và nhiên liệu cho các phương tiện. Loại khí này giúp tiết kiệm nhiên liệu và thân thiện với môi trường. Kể từ năm 2010, các xe bus trong vùng đều sử dụng pin nhiên liệu. trong tương lai mỗi nhà máy xử lý chất thải có thể trở thành một trạm nhiên liệu khí hydro. Những ý tưởng này sẽ không thể giải quyết trong vấn đề năng lượng đang gây nhức nhối của nhân loại nhưng chúng đang mở ra những hướng đi mới trong việc tạo ra năng lượng. Các nhà khoa học nghiên cứu cách khai thác năng lượng nguyên sinh đang tìm ra những công nghệ mới và các ý tưởng độc đáo. Họ đang theo đuổi nhiều cách tiếp cận khác nhau để tạo ra năng lượng. Ở Toulouse là cơ năng, ở Stockholm là nhiệt năng, và ở Bocholt là chất thải nguyên sinh. 

Các nhà khoa học tại Eindhoven, Hà Lan cũng muốn khai thác năng lượng nguyên sinh. Họ đang phát triển các thiết bị y tế chạy bằng thân nhiệt con người và ánh nắng mặt trời. Các thiết bị y tế này sẽ có ích ở những nơi không có điện ví dụ như vùng chịu thiên tai hay trên đường phố. Tại 1 trung tâm nghiên cứu công nghệ cao Eindhoven, các nhà khoa học lấy cảm hứng từ xu hướng gia tăng nhanh của các ứng dụng điện từ tiết kiệm điện. Người phát ngôn của trung tâm anh Quensilo sẽ giải thích kĩ hơn về việc này: “Tất cả chúng ta đều biết nếu tivi hoặc màn hình máy tính dù để ở chế độ chờ không làm gì vẫn sẽ tốn điện, chúng tôi tạo ra bộ cảm biến tốn ít điện hơn nhưng vẫn hoạt động như bình thường. Thiết bị này tuy tiết kiệm điện nhưng vẫn đầy đủ các chức năng bên trong”

Các nhà khoa học muốn sử dụng năng lượng nguyên sinh càng hiệu quả càng tốt, kĩ sư vi điện tử Vương Tử Dương giải thích về cách thức hoạt động: “Đây là một thiết bị nhiệt điện, máy phát điện thật sự nằm ở giữa và phần này được làm bằng nhôm, đó là phần tiếp xúc với da, thiết bị chỉ sử dụng thân nhiệt và năng lượng mặt trời tạo ra vài mW điện. 1mW = 1/1000 W. lượng điện năng này được tạo ra từ sự chênh lệch nhiệt độ giữa da và môi trường bên ngoài, thế là đủ để kích hoạt 1 công tắc điện từ không dây. Công tác này sẽ thu thập dữ liệu sức khỏe ngay trên cơ thể và gửi tới 1 máy tính: “Có cảm giác hơi lạnh một chút, có mối liên hệ nào giữa cảm giác lạnh và khả năng tạo ra năng lượng không. Ở đây chúng tôi muốn biến thân nhiệt thành điện năng và chúng tôi phải đảm bảo tiếp xúc nhiệt phải cực tốt. Chúng tôi sử dụng nhôm để làm bề mặt tiếp xúc với da vì nhôm là chất tiếp xúc nhiệt rất tốt, điều đó khiến bạn cảm thấy hơi lạnh. Nếu tiếp tục làm thiết bị này to hơn tới một thời điểm nhất định, cơ thể con người sẽ cảm thấy lạnh, vì vậy nếu bạn cảm thấy không thoải mái với thiết bị này tức là chúng tôi không nên tăng giới hạn. chúng tôi muốn mọi người cảm thấy thoải mái khi đeo thiết bị này”.

Mẫu cảm biến từ điện đã tạo ra dòng điện truyền tải dữ liệu tới máy tính. Một người chỉ cần nằm một chỗ là có thể tạo ra 1mW điện năng, các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu thế hệ thiết bị tiếp theo. Họ đang phát triển một thiết bị đo điện não đồ bỏ túi. Một thiết bị đeo này sẽ thực hiện đo sóng điện não và gửi dữ liệu tới 1 máy tính. Thiết bị vẫn cần được nạp điện bổ sung vào 1 cục pin nhỏ. Tuy nhiên, kỹ sư vi điện tử Johnny Sha muốn thay đổi điều này: “Đây là thiết bị đeo đo điện não đồ, chúng tôi đang truyền tải 4 sóng điện qua đây. Đây là các đầu điện tử được gắn vào thiết bị. đây là thiết bị đo điện não đồ bỏ túi nhỏ nhất thế giới. Các đầu nhỏ bằng kim loại truyền tải hoạt động của não bộ và thân nhiệt sang dạng điện năng”. Dòng điện đi vào một cục pin, các dữ liệu về hoạt động của não được gửi qua sóng vô tuyến tới 1 máy tính. Và thật kỳ lạ, hoạt động của sóng não hiển thị rất rõ ràng trên màn hình máy tính:

• “Hiện tại thiết bị tiêu thụ bao nhiêu năng lượng.      
• Để truyền tải 8 sóng điện thiết bị sẽ tiêu thụ 9,2 mW điện. chúng tôi đang cố gắng giảm lượng tiêu thụ điện xuống mức thấp nhất từ đó có thể tận dụng nguồn năng lượng từ thân nhiệt và thiết bị này hoàn toàn tự động
• Có 1 loại thiết bị đo nhịp tim mới, chúng có thể hoạt động mà hoàn toàn không cần tới nguồn năng lượng cung cấp bên ngoài. Các miếng cảm biến dán trên ngực sẽ đo nhịp tim”

Khi nhịp tim tăng, miếng cảm biến sẽ lập tức gửi cảnh báo tới chiếc điện thoại di động. Thậm chí nó có thể gửi vị trí GPS  chính xác cho bệnh nhân :” Bạn sẽ không tự theo dõi hoạt động của tim vì bạn không phải bác sỹ chuyên môn, thực tế các dữ liệu gửi tới điện thoại của bạn và bác sỹ theo dõi. Bác sỹ có thể gọi cho bạn nếu phát hiện có dấu hiệu bất thường”

• Tôi có thể thử không
• Dĩ nhiên
• Hãy xuống dưới đi, và nếu nhịp tim trên 120 anh sẽ nhận được tin nhắn trên điện thoại

Leo cầu thang sẽ làm tăng nhịp tim. Miếng dán cảm biến ghi nhận mọi thứ. Các bệnh nhân bị đau tim có thể được theo dõi như thế thông qua chính chiếc điện thoại thông minh của mình, cho dù họ đang ở 1 nơi xa xôi và không có pin để chạy thiết bị:

• Một bài tập thể lực tốt đấy và tôi đang đo lại nhịp tim cho anh. Hiện tại nhịp tim là trên 120. Khi nhịp tim đạt 150 hay 160 anh sẽ nhanh chóng nhận được 1 tin nhắn
• Đây rồi. tôi đã nhận được tin nhắn. Nhịp tim là 163. Thông tin này được gửi tới từ trung tâm nghiên cứu
• Vậy thì tôi phải tập thể dục nhiều hơn một chút
• Phải. và sức khỏe của anh sẽ ổn định

Trong tương lai không xa chúng ta sẽ không thể sạc điện cho điện thoại di động, các thiết bị định vị và máy nghe nhạc theo cách này vì chúng cần quá nhiều điện năng. Tuy nhiên đối với các thiết bị đọc dữ liệu di động. Các phát minh mới này sẽ là 1 giải pháp khả thi bởi chúng chỉ cần được cung cấp năng lượng từ thân nhiệt con người. con người tiêu thụ năng lượng nhiều hơn lượng năng lượng họ có thể tạo ra thông qua các thiết bị khai thác năng lượng nguyên sinh thông minh như thế này. Vì vậy, chúng ta buộc phải phát triển các nguồn năng lượng có thể tái tạo. Tuy nhiên, khai thác năng lượng nguyên sinh sẽ là 1 giải pháp hỗ trợ hữu hiệu thông qua việc tận dụng nguồn tài nguyên chưa được khám phá chính là bản thân chúng ta.

[useyourdrive dir=”16iLlCC-q2UKl6imZsnkoM0KLPw38AWHN” mode=”video” viewrole=”administrator|editor|author|contributor|subscriber|guest” downloadrole=”administrator|editor|author|contributor|subscriber|wpseo_manager|wpseo_editor|guest” mediaextensions=”mp4″ autoplay=”1″ hideplaylist=”1″]