Kniedynamo laadt tien mobieltjes op

Bionische stroomgenerator haalt energie uit afremmen

Een dynamo als op je fiets, maar dan gemonteerd aan je knie. Op die manier kun je 5 watt uit je loopbeweging halen, zonder dat het lopen er veel zwaarder van wordt.

Mobieltjes, GPS-apparatuur, en andere geinige of nuttige elektronica dienen de mens steeds meer, ook onderweg. Maar al die spullen vreten wel stroom, en batterijen of een stopcontact plus lader zijn niet altijd in de buurt voor soldaten, onderzoekers, of outdoor-types in het veld. Aan de andere kant is de mens zelf een ware krachtcentrale. Gevoed door repen, bananen of aardappels kan een mens met gemak 100 Watt aan energie produceren. Al jaren werken onderzoekers aan het aftappen van die biologische energiebron voor elektronica. Apparaatjes in de schoen, die werken op het steeds weer indrukken van de zolen, leveren tot nog toe op zijn hoogst 0,8 Watt. Een rugzak met een veer-plus-dynamosysteem die in 2005 aan de wereld getoond werd, leverde wel 7 Watt. Maar daarvoor moest de rugzak wel zwaarbeladen zijn, waar niet iedereen altijd zin in heeft. Onderzoekers van de Canadese Simon Fraser University en de Amerikaanse universiteiten van Pittsburgh en Michigan komen daarom nu met een kniegewrichtgenerator die 5 Watt kan leveren. De generator bestaat uit twee helften van een scharnier, die om het boven- en onderbeen gemonteerd worden. De as van het scharnier is aangesloten op een klein versnellingsbakje, dat een elektriciteit-producerende dynamo aandrijft. De dynamo staat niet altijd aan: een sensor in de as bepaalt de beenstand, en schakelt de versnellingsbak alleen in als het onderbeen af moet remmen. Dat is tijdens de tweede helft van de beweging waarmee je je been naar voren slingert om een nieuwe stap te zetten. De extra weerstand van de kniedynamo helpt dan mee met remmen. Als het onderbeen versnelt, koppelt de generator juist af, zodat alle spierkracht in het versnellen van het been gaat zitten. Door dat selectieve inschakelen kost het aandrijven van de kniedynamo weinig extra moeite: de 'kost-van-oogsten', ofwel het extra energieverbruik van het lichaam voor iedere watt opgewekte elektriciteit is laag, misschien zelfs lager dan 1 Watt (de meting was niet heel precies). Dat zou betekenen dat het apparaat meer energie uit een chocoladereep haalt dan erin zit. De onderzoekers vergelijken het met een hybride-auto, die zijn accu oplaadt bij het remmen. Met betere materialen en pasvorm kan de opbrengst nog wel verhoogd worden tot meer dan 5 watt, zeggen ze, en dat is al genoeg om tien mobieltjes te voeden. Bruno van Wayenburg J.M. Donelan, Q. Li, V. Naing, J.A. Hoffer, D.J. Weber, A.D.Kuo, 'Biomechanical Energy Harvesting: Generating Electricity During Walking with Minimal User Effort', Science, 8 februari 2008