Hi ha energia als arbres balancejats

Imagineu-vos un bosc d’arbres, balancejant-se per la brisa. Imagineu-vos que podreu capturar aquesta energia i usar-la per a bé, per exemple, per evitar el col·lapse mortal d'un pont.

Això és el que Ryan Harne, investigador de la Ohio State University, està tractant de fer. Bé, una mica. Ha construït petites màquines que imiten les propietats estructurals dels arbres, que permeten capturar l’energia de manera més eficient i convertir-la en electricitat.

Per a què serveix un petit generador d'arbres? Imagineu-ho: a tot el món, els edificis, ponts i avions estan equipats amb sensors per mesurar les vibracions, que senyalen si l'estructura es deteriora i corre el risc de col·lapsar-se.

"Aquestes han estat proliferant després de nombroses grans catàstrofes estructurals, com els ponts que s'esfondren", explica Harne Invers.

Individualment, aquests sensors no utilitzen molta energia, sinó que, en conjunt, el seu consum d'energia és bastant gran. Avui depenen principalment de les bateries d'un sol ús, que són inútils i nocives per al medi ambient.

"La bombeta era que, hey, intentem alimentar els sensors utilitzant les vibracions que realment controlen", diu Harne. És una pregunta que els investigadors han estat treballant durant uns 25 anys.

I és on entren els arbres. Els arbres tenen propietats estructurals realment interessants que regulen la seva reacció a les condicions de vent.

Resulta que exhibeixen aquest estrany fenomen anomenat ressonància interna: les branques més petites a l’exterior de l’arbre oscil·len ràpidament en el vent, i aquesta energia es transfereix a oscil·lacions del període més llarg en branques més grans i en el tronc. D'aquesta manera, es dissipa l'energia i l'arbre pot suportar ràfegues més violentes.

"Només hi ha algunes proves realment bones dels botànics que els arbres utilitzen una distribució realment notable de les seves freqüències en què oscil·len i això ajuda a consolidar l'energia per amortir-los", diu Harne.

Es pregunta si podria aprofitar el mateix principi cap a un altre extrem: capturar energia. Va construir una estructura simple en forma d’arbre de l’acer: un "tronc" de sis polzades amb una sola "branca" de tres polzades i adossada a un angle de 90 graus. L’estructura estava equipada amb una tira de material electromagnètic que serveix per convertir l’energia de vibració en electricitat.

Després va enganxar el seu arbre petit a un dispositiu que el va sacsejar d’una altra banda a una alta freqüència. Al principi, sembla que no feia gaire, encara que es va registrar alguna activitat elèctrica.

Però quan va injectar algun "soroll" al sistema - una aleatorització del patró de vibració que podria imitar una ràfega de vent o un terratrèmol - el sistema va arribar a un punt d'inflexió i les oscil·lacions de freqüència més elevades de la branca van ser transferides a un període més llarg, i les oscil·lacions d’amplitud més grans al tronc de l’arbre. El que és bo en això és quant més eficientment es converteixen aquestes vibracions a l'electricitat: el sistema va duplicar més que la seva tensió de sortida després de desencadenar la ressonància interna.

L’experiment demostra el potencial dels sensors vibracionals que es potencien. Però Harne diu que és difícil afavorir l’interès de la indústria en un món tan vinculat amb la tecnologia d'un sol ús.

“Quan ho veig venint en línia? Probablement hauríem d’exigir una major demanda d’autosostenibilitat. No estic segur que això sigui tan ric en la nostra societat ", afirma.

Harne no és l'únic que intenta comercialitzar el potencial energètic de les vibracions. Una empresa ha proposat generadors d’energia eòlica que oscil·len en lloc de girar, com a manera de reduir el soroll i els danys a la vida silvestre. La potència de les ones oceàniques, que podria generar una gran quantitat d’electricitat, opera amb els mateixos principis.