Japón vive en un futuro de estilo ciberpunk que ataca la tecnología en las cosas más mundanas. Puede encontrar robots que realizan tareas repetitivas en los restaurantes, como pelar un plátano o freír papas fritas, mientras que el tren de bala pasa a las ciudades a una friolera de 200 mph. La nación con inclinación tecnológica incluso tiene inodoros futuristas que pueden medir su presión arterial y contenido de proteínas mientras está en el baño. Japón incluso tiene el récord mundial de Web más rápido en 1.02 Petabits por segundo. Otro excelente ejemplo de innovación japonesa son las aceras piezoeléctricas que convierten los pasos en electricidad.
Japón es una pequeña nación con una densidad de población bastante alta. En comparación, Estados Unidos es casi 26 veces más grande que Japón, pero solo tiene aproximadamente tres veces la población de Japón. Esta alta densidad de población da lugar a calles abarrotadas y estaciones de metro como la estación Shinjuku en Tokio, que ve a más de 3,8 millones de pasajeros todos los días. En lugar de tratar una pisada tan alta como una responsabilidad, Japón ha aprovechado los pasos para generar electricidad renovable desde 2008. Las baldosas piezoeléctricas funcionan convirtiendo la energía mecánica de un paso en energía eléctrica que se puede almacenar para su uso posterior. Dicho esto, esta fuente de poder aparentemente perfecta aún no se ha convertido en la corriente principal en otras partes del mundo. Entendamos la generación piezoeléctrica y algunos de sus inconvenientes actuales.
Las aceras de Japón usan baldosas piezoeléctricas
Si bien la implementación de Japón de los mosaicos piezoeléctricos es nueva, la tecnología subyacente en sí se remonta a finales del siglo XIX. Los hermanos Curie descubrieron que sustancias apremiantes como cuarzo, topacio, caña de azúcar y más indujeron un voltaje a través de la sustancia, conocido como el efecto piezoeléctrico. Lo contrario también es cierto, ya que los materiales piezoeléctricos también cambian de forma o vibran cuando se pasa una corriente eléctrica a través de ellos. Debido a estas propiedades, las sustancias piezoeléctricas encuentran el uso en numerosas aplicaciones como relojes de cuarzo, sonors y aceras productoras de electricidad. Los encendedores comunes de la cocina también usan un materials piezoeléctrico para producir su chispa característica a partir de la presión aplicada al gatillo.
Las sustancias piezoeléctricas generalmente producen un bajo voltaje que depende de varios factores. La implementación de Japón de la acera piezoeléctrica generó alrededor de 0.1W de potencia cuando una persona de 60 kg pisó un mosaico, en 2008. El poder de un paso no es sustancial, pero la figura rápidamente crece cuando millones de personas dan un paso en lugares llenos de gente como la estación Shibuya de Tokio. Además, la tecnología ha evolucionado, y los mosaicos más eficientes pueden generar hasta 30 W de potencia con cada paso.
¿Por qué son nicho de baldosas piezoeléctricas?
El obstáculo más grande que tiene mosaicos piezoeléctricos limitados a aplicaciones de nicho es el alto costo inicial asociado con ellas. El costo depende de su eficiencia y puede variar de $ 50 a $ 100. La instalación de una amplia crimson de tales mosaicos en un área grande puede disparar rápidamente la inversión inicial. Sin embargo, la investigación muestra que las áreas abarrotadas como las estaciones de metro son los más adecuados para las baldosas piezoeléctricas, a pesar del alto costo. A Investigación de 2017 Incluso afirmó que estos mosaicos pueden dar como resultado un costo de electricidad hasta un 99.93% más bajo sobre la vida útil del mosaico, tomando el revestimiento de la estación de Elshohadaa de El Cairo como ejemplo.
Dicho esto, la baja potencia de salida es otro issue importante que hace que los mosaicos piezoeléctricos económicamente no sean inviables. Las fuentes de energía renovables convencionales, como los paneles solares, han evolucionado con el tiempo y pueden generar más electricidad a un costo mucho menor. Además, la generación de energía toma un pico en áreas ligeramente pobladas, restringiendo la tecnología a solo unos pocos espacios ocupados. Además, los costos de mantenimiento más altos y las reparaciones frecuentes debido al enorme estrés en las áreas llenas de gente son otros factores que evitan que las baldosas piezoeléctricas se conviertan en la corriente principal. Dicho esto, un mosaico de alto rendimiento con mayor durabilidad podría hacer que su adopción sea económicamente factible en el futuro.
