Piëzo-kristallen
"Piezo-kristallen" zijn speciale mineralen die elektromagnetische eigenschappen hebben. Wanneer piëzokristallen worden samengeperst of uitgerekt, produceren ze een elektrisch veld. Dit wordt het 'piëzo-elektrische effect' genoemd. Piëzocellen hebben kleine, positief geladen deeltjes in hun centrum. Telkens wanneer er kracht op het kristal wordt uitgeoefend, wordt dit kleine deeltje gedwongen te bewegen en een lading te creëren. Dit elektrische veld kan worden gebruikt om spanning te produceren.
Een veelgebruikt gebruik van piëzokristallen is als sensoren, die een signaal creëren wanneer er kracht wordt uitgeoefend. Onlangs zijn wetenschappers echter begonnen met het ontwikkelen van manieren om deze kracht als alternatieve "groene" energie te gebruiken.
Kleinschalige elektriciteit
De elektrische lading die door een piëzokristal wordt gecreëerd, is vrij laag. Om dit te compenseren, worden ze meestal gebruikt in toepassingen met hoge herhalingen. Een methode die piëzo-energie gebruikt om elektriciteit te creëren, maakt gebruik van persoonlijke menselijke kracht.
Mensen verhuizen duizenden keren per dag. Piëzo-kristallen kunnen worden ingebed in alledaagse kleding zoals schoenen. Elke keer dat een persoon een stap zet, genereert het kristal een kleine lading. Na verloop van tijd en met duizenden stappen bouwen deze kleine kosten zich op totdat het bedrag aanzienlijk wordt. Deze energie kan worden gebruikt om persoonlijke elektronica, zoals mobiele telefoons en mp3-spelers, volledig opgeladen te houden.
Grootschalige elektriciteit
Een andere manier waarop piëzo-elektrische energie kan worden gebruikt, is door veel afzonderlijke kristallen aan elkaar te koppelen. Omdat de kleine ladingen van elk kristal samenkomen, kunnen ze één grote krachtbron vormen.
In gebieden met veel verkeer, zoals metrostations en trottoirs, zijn piëzo-elektrische kristallen ingebed in trappen en vloertegels. Deze individuele generatoren zijn allemaal gekoppeld. Terwijl massa's mensen door het gebied lopen en kracht opwekken, verzamelt het systeem de energie. Afzonderlijk zijn de kleine ladingen onbeduidend, maar samen kunnen ze de elektronica van stroom voorzien of worden opgeslagen voor toekomstig gebruik.
Het voordeel van piëzo-elektrische energie is dat het volledig schoon en hernieuwbaar is. Innovaties in de komende jaren zullen systemen creëren die op veel verschillende niveaus stroom opwekken, waarbij de individuele bronnen samenwerken aan energieonafhankelijkheid.