Spor Salonlarındaki Gürültü Elektriğe Dönüştürülebilir mi?

17 yaşındaki Gyeongyun Lily Min, konsepti bir NBA stadyumunun ölçekli modelinde test ettikten sonra bunun bir gün mümkün olabileceği konusunda umutlandı.

Gyeongyun Lily Min spor arenalarındaki ses dalgalarının ürettiği titreşimleri elektrik enerjisine dönüştürmeye çalışırken son yedi ayını aile evinin garajında ​​kurduğu geçici bir laboratuvarda geçirdi. Konsepti geliştirmek için uğraştı, deneyler yaptı ve sonuçları analiz etti.

Lise son sınıfa geçen 17 yaşındaki öğrenci Disney’in Monsters, Inc. filminden ilham aldı. 2001 yapımı filmde enerji çocukların çığlıklarından üretiliyordu. Gyeongyun konseptin sürdürülebilir enerjiye olan küresel talebi karşılamaya yardımcı olabileceğini düşündü. Gyeongyun gerçekte, spor arenaları gibi ortamlardaki bol miktardaki gürültüyü kontrol altına alıp elektrik üretmek için kullanabilir miyiz diye merak etmeye başladı.

Gyeongyun “Bu fikir beni küresel enerji taleplerini karşılamaya ve fosil yakıtlara olan bağımlılığımızı azaltmaya katkıda sağlayabilecek sürdürülebilir ve yenilikçi bir enerji çözümü olarak akustik enerji hasadının uygulanabilirliğini keşfetmeye itti ” diyor. Gyeongyun çevresel sürdürülebilirlik teknolojisiyle lise öğrencileri için dünyanın en büyük küresel bilim yarışması olan bu yılki Regeneron Uluslararası Bilim ve Mühendislik Fuarı’nda finalist olarak yer aldı.

Yaklaşık bir buçuk yıl önce annesinin bahçede kendi kompostunu yapmasını izledi. Kompostun ürettiği ısıyı gözlemledi ve bu termal enerjinin nasıl değerlendirilebileceğini ve kullanılabilir enerjiye nasıl dönüştürülebileceğini merak etti. Birkaç ay sonra, öğrenci araştırmacı bu kez piezoelektrik etki yardımıyla gürültü seviyesi yüksek spor arenaları gibi ortamlardan enerji toplamanın yenilikçi yeni yollarına tekrar ilgi duymaya başladı.

Ortamdaki belirli malzemeler titreşimler veya şoklar şeklinde büyük miktarda mekanik enerji üretir. Bu enerji büyük ölçüde boşa harcanır. Ancak piezoelektrik etkiyle bu kinetik enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürmek mümkündür. Piezoelektrik basit bir ifadeyle doğal veya yapay olarak uygulanan basınca yanıt olarak bir elektrik yükünün üretilmesidir.

Piezoelektrik etkiyle üretilen elektriğin en bilinen örneklerinden biri Tokyo’daki Shibuya tren istasyonunda. 2008’den 2009’a kadar, istasyonun dışına yaklaşık 14 inç karelik bir piezoelektrik mat yerleştirildi. Bir inç kalınlığındaki mat, üzerine her basıldığında elektrik üretiyordu. İstasyondan her gün yaklaşık 2,4 milyon kişi geçtiğinden mat üzerine basıldığı her saniye 0,1 ila 0,3 watt arasında elektrik üretiyordu.

Gyeongyun “Projem için uygun yer olarak bir spor arenasını seçtim çünkü tezahürat yapan kalabalıklar, duyurular ve müzik nedeniyle gürültü seviyelerinin sürekli olarak yüksek olduğu benzersiz bir ortamı temsil ediyor” diyor. Amerikan İşitme Bilimi Akademisi’ne göre bir spor etkinliğindeki gürültü seviyesi 110 desibel’e ulaşabiliyor.

“Ek olarak, spor arenaları, sürdürülebilir enerji çözümlerinin uygulanmasının önemli bir olumlu etki yaratabileceği büyük, halka açık alanlardır ve bu da onları yenilikçi enerji hasadı tekniklerini keşfetmek için ideal bir aday haline getirir.”

Bir spor arenasının ses ortamını doğru bir şekilde simüle etmek için köpük levha ve plastik gibi hafif malzemelerden yapılmış, resmi NBA kort oranına sahip yaklaşık 22 inç x 12 inçlik bir basketbol stadyumu modeli inşa etti ve gerçek bir spor arenasının yapısal yönlerini simüle etti. Daha sonra hoparlörün konumuna göre ses basıncını inceleyerek piezoelektrik jeneratörler için içindeki en iyi yerleri buldu. Ses için Gyeongyun, canlı bir etkinlik sırasında gözlemlenen normal ve en yüksek gürültü seviyelerini temsil eden 70 ve 100 desibel ortalama ses basınç seviyelerinde tezahürat ve genel ortam sesleri dahil olmak üzere bir spor arenasındaki tipik kalabalık gürültüsünün ses kayıtlarını çaldı. Üç farklı türde enerji toplayıcı tasarladı. Cassegrain, Gregorian ve ön besleme olarak bilinen modelle, sesi piezoelektrik jeneratörlere odaklamaya yardımcı olarak enerji yakalama verimliliğini artırır.

Gyeongyun’un enerji hasadı modelleri tarafından üretilen voltaj, bağımsız piezoelektrik cihazlardan önemli ölçüde daha yüksek bir voltaj çıkışı gösterdi.

“Normal bir piezoelektrik cihaz benzer koşullar altında minimum voltaj üretebilirken deneydeki hasat modelleri yapılandırmaya ve ses basınç seviyesine bağlı olarak birkaç on milivolta kadar üretti. Bu geliştirme ses enerjisini piezoelektrik malzemelere odaklayan modellerin tasarımının verimliliği artırmada önemli bir rol oynadığını gösteriyor.”

Gyeongyun’un kaynağı sınırlıydı ve bazı engellerle karşılaştı. Birincisi Amazon’dan satın aldığı nispeten düşük kaliteli piezoelektrik malzemeyle mücadele etti. Deney, modeldeki piezoelektrik cihazların nispeten az miktarda elektrik ürettiğini ve voltaj çıkışının ses basınç seviyesine ve enerji toplayıcılarının konumuna bağlı olarak değiştiğini ortaya koydu. “Örneğin, Cassegrain modeli 100 desibelde ortalama 44,90 milivolt üretirken, ön beslemeli model 70 desibelde yaklaşık 38,60 milivolt üretti,” diye açıklıyor Gyeongyun. Bu sonuç nispeten düşük olsa da, bunu gerçek bir spor arenasına ölçeklendirmek, daha hassas malzemeler ve daha iyi tasarımla iyileştirme potansiyeli olduğunu gösteriyor.

daha fazlasını okumak için kaynağa gidin

görsel: fstop123/Getty Images