ابتکار جذاب ژاپنی‌ها: تولید برق با قدم گذاشتن روی کاشی‌های پیاده‌رو

ژاپن همیشه با فناوری‌ها و صنایع عجیب و خلاقانه خود شناخته می‌شود. ربات‌هایی که در رستوران‌ها سیب‌زمینی سرخ می‌کنند، قطارهای سریع‌السیری که با سرعتی سرسام‌آور حرکت می‌کنند و حتی توالت‌های هوشمند این کشور که می‌توانند فشار خون و میزان پروتئین بدن را اندازه‌گیری کنند، از جمله این فناوری‌ها هستند. اخیراً نیز در گزارش دیگری از شرکت‌های ژاپنی گفتیم که به ناپدید شدن انسان‌ها کمک می‌کنند. اما یکی از دیگر ابتکارهای جالب ژاپن، پیاده‌روهایی هستند که می‌توانند از قدم‌زدن عابران برق تولید کنند.

طبق گزارش‌های موجود، این سیستم ژاپنی از فناوری «پیزوالکتریک» استفاده می‌کند و از سال 2008 در مکان‌های شلوغی مانند ایستگاه‌های مترو و خیابان‌های پررفت‌وآمد توکیو آزمایش شده است. نحوه عملکرد آن نیز به این صورت است که کاشی‌های پیزوالکتریک انرژی مکانیکی ناشی از قدم‌های افراد را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند.

مثلاً در نمونه اولیه این سیستم، وقتی فردی با وزن 60 کیلوگرم روی کاشی قدم گذاشت، حدود 0.1 وات برق تولید شد. شاید این مقدار کم به‌نظر برسد، اما زمانی که میلیون‌ها نفر روزانه در ایستگاه‌های مخصوص رفت‌وآمد کنند، مجموع انرژی تولیدشده قابل توجه خواهد بود.

با پیشرفت فناوری نیز کاشی‌های جدید می‌توانند تا 30 وات برق از هر قدم تولید کنند.

پدیده پیزوالکتریک اولین بار در قرن نوزدهم توسط «برادران کوری» کشف شد. آنها متوجه شدند که اگر به موادی مثل کوارتز یا توپاز فشار وارد شود، ولتاژی در آنها ایجاد می‌شود. از ساعت‌های کوارتز و فندک‌های خانگی گرفته تا سونارها و همین پیاده‌روهای برقی ژاپن، این خاصیت بعدها در ابزارهای زیادی به کار رفت.

چرا این فناوری به‌طور گسترده برای تولید برق استفاده نشده است؟

با وجود جذابیت این ایده، پیاده‌روهای پیزوالکتریک هیچ‌وقت به یک فناوری گسترده تبدیل نشدند. دلیل اصلی این موضوع، هزینه بالای نصب آنها است. هر کاشی بسته به کیفیت و کارایی می‌تواند بین 50 تا 100 دلار هزینه داشته باشد. بنابراین برای پوشش یک ایستگاه مترو شلوغ که به هزاران کاشی نیاز دارد؛ سرمایه‌گذاری بزرگی باید انجام شود.

از طرفی، توان خروجی پایین هم مسئله بزرگ دیگری است. در‌حالی‌که انرژی خورشیدی یا بادی با هزینه‌ای کمتر برق بسیار بیشتری تولید می‌کنند، کاشی‌های پیزوالکتریک در مقیاس بزرگ چندان به‌صرفه نیستند. به گفته کارشناسان، این سیستم فقط در مکان‌های بسیار پرجمعیت کاربرد دارد و در خیابان‌های کم‌تردد عملاً بی‌فایده خواهد بود.

مشکل دیگر، هزینه نگهداری و تعمیرات این سیستم است. فشار مداوم میلیون‌ها نفر روی این کاشی‌ها باعث فرسودگی سریع‌تر و نیاز به تعمیرات مکرر می‌شود که این امر هزینه‌های بیشتری روی دست مجریان می‌گذارد.

هرچند تحقیقات نشان داده‌اند که در برخی مکان‌های خاص مثل ایستگاه‌های مترو شلوغ، این فناوری می‌تواند در بلندمدت به صرفه باشد، اما تاکنون استفاده از آن بسیار محدود باقی مانده است. برخی کارشناسان باور دارند که این سیستم هنوز به مرحله‌ای نرسیده که جایگزین منابع تجدیدپذیر اصلی مثل خورشید یا باد شود.