Aktuální vydání

celé číslo

03

2024

Automatizační technika v energetice a teplárenství, úspory energie

Snímače teploty

celé číslo

Elektrická energie z každého kroku

Ústav pro mikrotechniku a informační techniku společnosti Hahn-Schickard HSG-IMIT (Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft) se sídlem ve městě Villingen-Schwenningen patří ve spolkové rebublice Badensko-Würtembersko k předním výzkumným a vývojovým institucím v oboru mikrotechnických součástek a systémů. Jeho vývojoví pracovníci dosáhli v poslední době významného pokroku při přímém využívání pohybové energie a vyvinuli dva generátory, které pro výrobu elektrické energie využívají energii lidského těla při chůzi.

 
Zejména na trhu s potřebami pro fitness a zdravý životní styl se již prosadily tzv. wearables, tedy malé elektronické přístroje nošené přímo na těle, jako jsou např. inteligentní náramky, které mohou měřit krokovou frekvenci nebo také pulz či jiné životně důležité parametry. Aby v těchto přístrojích nebylo v budoucnu nutné vyměňovat baterie nebo dobíjet vestavěné akumulátory, lze k jejich napájení použít tzv. sklízeč energie (energy harvester), přesněji řečeno generátor, který potřebnou elektrickou energii generuje přímo z pohybů člověka, např. při chůzi.
 
Na této základní myšlence je založen tzv. nárazový generátor (shock harvester), který pro výrobu elektrické energie využívá silové impulzy vznikající při každém došlápnutí paty na pevný povrch a tzv. švihový generátor (swing harvester), který využívá švihový pohyb nohou při chůzi. Oba generátory mohou být nenápadně vestavěny do podrážky nebo podpatku obuvi a mohou napájet elektrickou energií integrovanou elektroniku. V obou případech je využit fyzikální princip indukce. Elektrická energie vzniká vzájemným pohybem magnetů a cívek. Pohybuje-li se magnetické pole kolem cívky, v cívce se indukuje napětí, které lze použít k napájení elektroniky. Indukované napětí i energie jsou ovšem nevelké a příslušný generátor má výkon jen asi 3 až 4 mW. Velkou předností přitom je, že spolu s minimalizací bezprostředního vlivu na životního prostředí uživatel drobných elektronických přístrojů již nemusí používat drahé baterie.
 
Oba uvedené generátory typu „sklízečů energie“ byly vyvinuty v rámci veřejných projektů s přesně definovanými způsoby použití. Nárazový generátor je určen k nabíjení a prodloužení provozní doby baterie vnitřního navigačního systému a švihový generátor je součástí samočinně se uzavírající inteligentní obuvi vyrobené ve spolupráci s firmou Puma pro tělesně postižené osoby s omezenými pohybovými možnostmi (obr. 1). „Inteligentní bota sama pozná, když si ji uživatel natáhne, a poté automaticky utáhne šněrování, aby ho v případě potřeby zase automaticky povolila,“ říká Klevis Ylli, vývojový pracovník ústavu HSG-IMIT zodpovědný za projekt. Celková výkonnost obou zařízení je přitom pozoruhodná – např. údaje z navigačního systému lze zasílat až sedmkrát za sekundu na vzdálenost až 10 m do chytrého mobilního telefonu nebo tabletu. V ústavu již odborníci pracují na ještě dokonalejších způsobech využití energie vyráběné při chůzi.
[Energie aus Schritt und Tritt. Pressemitteilung des Instituts für Mikro- und Informationstechnik der HSG, 21. ledna 2015.]
(Kab.)
 

Obr. 1. Inteligentní bota značky Puma s vestavěnou elektronikou nezávislou na energii z baterií (foto: HSG-IMIT)