Hur kan en hastighetsbump skörda el?

Bildbilsgalleri för bilsäkerhet En bil passerar över en stor hastighetsbump på Coto de Caza Drive i Coto de Caza, Calif. Se fler bilsäkerhetsbilder. AP Photo / Reed Saxon

Det fanns en tid då debatter kring hastighetsbultar handlade om huruvida ett samhälle behövde hastighetsbultar för att bromsa förarna på en viss väg. Säkerhet var den viktigaste frågan. Nu tar en ny nyckelfråga sig in i diskussionen - frågan om hastighetsbumpar faktiskt kan skörda oanvänd energi från en bil eller inte.

Många energidiskussioner som involverar fordon fokuserar på hur man kan minska bränsleförbrukningen eller de totala energikostnaderna för att driva fordonet. Hybridbilteknologier verkar fokusera på att antingen minska mängden bränsle som en bil använder eller sätt att skapa kraft (för bilen) genom att implementera system som regenerativ bromsning. Men att använda ett fordon för att skapa kraft för en extern enhet har inte fått så mycket uppmärksamhet. Så hur kan det fungera?

När ett fordon närmar sig en hastighetsbult trycker de flesta förare ner bromspedalen för att bromsa bilen. Bilens bromssystem expanderar energi som överförs till bromsbelägg och sedan till värme. Det tar mycket energi att bromsa eller stoppa en bil. Dessutom får själva hastighetsbumpen energi via fordonets vikt som kommer i kontakt med den.

Vissa ingenjörer och teknikföretag vill skörda den energi som används för att bromsa fordon i hastighetsbultar och använda den för att driva saker som trafikljus, motorvägsbelysning eller till och med för att skicka den till ett elnät som ska användas av hem och företag i samhället. Tanken är att samla in den energi som slösas bort när fordonet går över hastighetsbumpen.

MotionPower genererar elektricitet när en bil kör över enheten på Four Seasons Hotel i Washington, DC. Sam Hurd / National Press Club / New Energy Technologies, Inc.

Så nu vet du att en viss mängd energi går förlorad när en bil närmar sig och kör över en hastighetsbump; låt oss dock titta på hur vissa teknikföretag utvecklar lösningar för att utnyttja den energin som den används. En hastighetsbumpkonstruktion (som faktiskt ser mer ut som metallramp) kan utvinna energin som används av en bil som bromsar ner och genererar cirka 2 000 watt när bilen reser med bara 5 miles per timme (8 kilometer per timme) [källa: Biello ]. Vissa initiala offentliga tester ägde rum på snabbmatrestauranger där förarna ofta skulle sakta ner och röra sig med låga hastigheter. Hastighetsbumpen kopplades till ett ljus bredvid butiken som skulle lysa upp när en bil körde över toppen av hastighetsbumpen.

När ett fordon kör över dessa hastighetsbultar eller kinetiska plattor som de ibland hänvisas till kastas en spak av fordonets vikt. Spaken vrider ett svänghjul som snurrar runt och skapar energin. Svänghjulet fungerar på samma sätt som bilens växelströmsgenerator - det snurrar runt och skapar kraft för att köra elektriska komponenter på fordonet. Dock är den elektricitet som skapas av dessa hastighetsbultar omedelbar, och den måste omedelbart riktas till en källa som ska användas [källa: Biello]. Ingenjörer arbetar för närvarande med sätt att lagra energin effektivt så att den kan användas när det behövs mest.

Ett företag, New Energy Technologies, hoppas kunna använda variationer av hastighetsbumpen på gnistrar vid vägtullar, stoppskyltar, motorvägsutfartsramper, trafikljus och någon annanstans där fordon använder energi för att producera stora mängder potentiell elektricitet. Även om tekniken verkar vara en användbar strävan är vissa skeptiska över att processen någonsin skulle kunna skapa tillräckligt med kraft för att vara praktisk. Vissa säger till och med att systemet faktiskt får fordon att använda mer energi för att gå över dessa typer av hastighetsbultar; vilket betyder att all el som skapas görs genom att fordonet bränner mer bränsle för att uppnå önskat resultat [källa: Chapa].

Även om vi inte ser dessa hastighetsbultar vid regelbunden användning just nu, utvecklas många nya typer av teknik med samma idé. På nästa sida undersöker vi en annan teknik som försöker utvinna energi från bilar.

I Förenade kungariket har vissa livsmedelsbutiker implementerat kinetisk plattteknologi i sina anläggningar. Kunder kör över plattorna på parkeringsplatsen och plattorna driver en generator som skapar 30 kilowatt kraft i timmen [källa: Chapa]. Butiken använder sedan den extra kraften för att köra sin kassautrustning.

Men bortsett från specialdesignade hastighetsbultar som kan hämta ut energi från långsamma fordon, har ny teknik nyligen utvecklats som försöker utnyttja bortkastad energi, även om på olika sätt.

2008 utvecklade en grupp studenter från Massachusetts Institute of Technology en stötdämpare som genererar el varje gång ett fordon kör över ojämnheter eller gropar i vägen. När ett fordon utrustat med stötdämpare går över en ojämnhet, tvingar det vätska genom en turbin fäst vid en generator. Den snurrande turbinen och generatoren skapar elektricitet och skickar den sedan till ett batteri för lagring. Detta system kan öka fordonets bränsleeffektivitet med upp till 10 procent [källa: Chandler].

De energiproducerande stötdämparna fungerar bäst på tunga lastbilar, där en 6-chockbil kan producera 1 kilowatt i genomsnitt per chock vid normala vägförhållanden [källa: Chandler]. Denna mängd kraft skulle tillåta tunga fordon att använda kraft som alstras enbart från stötdämparna, utan hjälp av en generator, och kan till och med producera tillräckligt med kraft för att köra tillbehörsenheter.

Denna stötdämparteknologi skiljer sig från kinetiska plattor genom att ta elen som produceras av fordonet och kanalisera den tillbaka till fordonet snarare än till en fast enhet. Att skicka tillbaka energin till fordonet kan vara ett mer effektivt sätt att använda den bortkastade energin, åtminstone tills energi som utvinns från hastighetsbumpar enkelt kan lagras och överföras till enheter eller effekthanteringssystem effektivt.

För mer information om skörd av energi från vägbanan och andra relaterade ämnen, följ länkarna på nästa sida.

Relaterade artiklar

• Hur fungerar regenerativ bromsning
• Hur skivbromsar fungerar
• Hur el fungerar
• Hur batterier fungerar
• Hur elnät fungerar

Fler bra länkar

• 60-Second Science
• MIT Nyheter
• New Energy Technologies Inc.

källor

• Biello, David. "Kommer en hastighetsbump att driva nätet?" Scientific American. 3 september 2009. (19 januari 2010) http://www.scientificamerican.com/blog/60-second-science/post.cfm?id=will-a-speed-bump-power-the-grid -2009-09-03
• Chandler, David. L. "Mer kraft från stötar på vägen." MIT Nyheter. 9 februari 2009. (21 jan. 2010) http://web.mit.edu/newsoffice/2009/shock-absorbers-0209.html
• Chapa, Jorge. "Sainsburyys nya kinetiska energidrivna gröna stormarknad." Inhabitat. 18 juni 2009. (20 jan. 2010) http://www.inhabitat.com/2009/06/18/sainsburys-new-kinetic-energy-powered-green-supermarket/
• New Energy Technologies Inc. (20 jan. 2010) http://www.newenergytechnologiesinc.com/technology.html