ไมโครกริดที่สวมใส่ได้: ขับเคลื่อนด้วยเหงื่อ

• เขียนโดย:
• ชื่อผู้เขียน

  มองการณ์ไกลควอนตัมรัน
• January 4, 2023

สรุปข้อมูลเชิงลึก

แอปพลิเคชันเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ ได้แก่ การตรวจสอบสุขภาพของมนุษย์ หุ่นยนต์ การเชื่อมต่อระหว่างมนุษย์กับเครื่องจักร และอื่นๆ ความก้าวหน้าของแอปพลิเคชันเหล่านี้นำไปสู่การวิจัยที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับอุปกรณ์สวมใส่ที่สามารถให้พลังงานแก่ตัวเองโดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์เพิ่มเติม

บริบทของไมโครกริดที่สวมใส่ได้

นักวิจัยกำลังสำรวจว่าอุปกรณ์สวมใส่สามารถใช้ประโยชน์จากไมโครกริดของพลังงานเหงื่อส่วนบุคคลได้อย่างไร เพื่อขยายขีดความสามารถของพวกเขา ไมโครกริดแบบสวมใส่ได้คือชุดของส่วนประกอบการเก็บเกี่ยวพลังงานและการจัดเก็บที่ช่วยให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทำงานเป็นอิสระจากแบตเตอรี่ ไมโครกริดส่วนบุคคลถูกควบคุมโดยระบบการตรวจจับ การแสดงผล การถ่ายโอนข้อมูล และการจัดการอินเทอร์เฟซ แนวคิดของไมโครกริดที่สวมใส่ได้นั้นมาจากเวอร์ชัน "โหมดเกาะ" ไมโครกริดแบบแยกเดี่ยวนี้ประกอบด้วยเครือข่ายขนาดเล็กของหน่วยผลิตไฟฟ้า ระบบควบคุมแบบลำดับชั้น และโหลดที่สามารถทำงานเป็นอิสระจากกริดไฟฟ้าหลัก

เมื่อพัฒนาไมโครกริดแบบสวมใส่ได้ นักวิจัยต้องพิจารณาอัตรากำลังและประเภทของการใช้งาน ขนาดของเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานจะขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่แอปพลิเคชันต้องการ ตัวอย่างเช่น การปลูกถ่ายทางการแพทย์มีขนาดและพื้นที่จำกัดเนื่องจากต้องใช้แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม ด้วยการใช้พลังเหงื่อ การปลูกถ่ายจะมีศักยภาพที่จะมีขนาดเล็กลงและหลากหลายมากขึ้น

ผลกระทบก่อกวน

ในปี 2022 ทีมวิศวกรนาโนจากมหาวิทยาลัยซานดิเอโก แคลิฟอร์เนีย ได้สร้าง “ไมโครกริดที่สวมใส่ได้” ที่เก็บพลังงานจากเหงื่อและการเคลื่อนไหว โดยเป็นพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก อุปกรณ์ประกอบด้วยเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพ เครื่องกำเนิดไทรโบอิเล็กทริก (เครื่องกำเนิดไฟฟ้านาโน) และตัวเก็บประจุยิ่งยวด ชิ้นส่วนทั้งหมดมีความยืดหยุ่นและซักด้วยเครื่องได้ จึงเหมาะสำหรับเสื้อเชิ้ต 

กลุ่มแรกระบุอุปกรณ์เก็บเหงื่อในปี 2013 แต่เทคโนโลยีดังกล่าวมีประสิทธิภาพมากขึ้นเพื่อรองรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก ไมโครกริดสามารถให้นาฬิกาข้อมือ LCD (จอแสดงผลคริสตัลเหลว) ทำงานเป็นเวลา 30 นาที ระหว่างการวิ่ง 10 นาที และช่วงพัก 20 นาที ซึ่งแตกต่างจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบไตรโบอิเล็กทริกซึ่งจ่ายกระแสไฟฟ้าก่อนที่ผู้ใช้จะเคลื่อนไหวได้ เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพจะทำงานโดยเหงื่อ

ชิ้นส่วนทั้งหมดเย็บเป็นเสื้อและเชื่อมต่อด้วยลวดสีเงินแบบบางที่พิมพ์บนผ้าและเคลือบเพื่อเป็นฉนวนด้วยวัสดุกันน้ำ หากเสื้อไม่ได้ซักด้วยผงซักฟอก ส่วนประกอบต่างๆ จะไม่แตกหักจากการงอ พับ ขยำ หรือแช่น้ำซ้ำๆ

เซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพอยู่ภายในเสื้อและรวบรวมพลังงานจากเหงื่อ ในขณะเดียวกัน เครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบไทรโบอิเล็กทริกจะถูกวางไว้ใกล้กับเอวและด้านข้างของลำตัวเพื่อแปลงการเคลื่อนไหวเป็นไฟฟ้า ส่วนประกอบทั้งสองนี้จับพลังงานในขณะที่ผู้สวมใส่เดินหรือวิ่ง หลังจากนั้นซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ที่อยู่ด้านนอกของเสื้อจะเก็บพลังงานไว้ชั่วคราวเพื่อจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก นักวิจัยสนใจที่จะทดสอบการออกแบบในอนาคตเพิ่มเติมเพื่อผลิตพลังงานเมื่อบุคคลไม่ได้ใช้งานหรือไม่เคลื่อนไหว เช่น นั่งอยู่ในสำนักงาน

การประยุกต์ใช้ไมโครกริดที่สวมใส่ได้

การใช้งานไมโครกริดที่สวมใส่ได้บางประเภทอาจรวมถึง: 

• สมาร์ทวอทช์และหูฟังบลูทูธกำลังชาร์จระหว่างออกกำลังกาย วิ่งจ๊อกกิ้ง หรือปั่นจักรยาน
• อุปกรณ์สวมใส่ทางการแพทย์ เช่น ไบโอชิปที่ขับเคลื่อนโดยการเคลื่อนไหวของผู้สวมใส่หรือความร้อนจากร่างกาย
• เสื้อผ้าที่ชาร์จแบบไร้สายเก็บพลังงานหลังจากสวมใส่ การพัฒนานี้อาจทำให้เสื้อผ้าสามารถส่งกระแสไฟไปยังอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนบุคคล เช่น สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต
• ลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และการใช้พลังงานที่ลดลง เนื่องจากผู้คนสามารถชาร์จแกดเจ็ตของตนได้พร้อมกันในขณะใช้งาน
• เพิ่มการวิจัยเกี่ยวกับฟอร์มแฟกเตอร์ที่เป็นไปได้อื่นๆ ของไมโครกริดแบบสวมใส่ เช่น รองเท้า เครื่องแต่งกาย และอุปกรณ์เสริมอื่นๆ เช่น สายรัดข้อมือ

คำถามที่ต้องพิจารณา

• แหล่งพลังงานที่สวมใส่ได้สามารถปรับปรุงเทคโนโลยีและแอพพลิเคชั่นได้อย่างไร?
• อุปกรณ์ดังกล่าวจะช่วยคุณในการทำงานและงานประจำวันได้อย่างไร?