¿Es posible crear un dispositivo mecánico que convierta la mano de obra en energía limpia, con suficiente eficiencia para ser rentable?

Answer 1

El poder humano y animal es, en el panorama general, poco más que una forma extremadamente costosa de convertir mucha luz solar y petróleo en una pequeña cantidad de energía útil.

Los seres vivos convierten la energía alimentaria en energía mecánica con una eficiencia de aproximadamente el 20%. Los cultivos alimentarios convierten la luz solar en alimentos con aproximadamente un 1% de eficiencia. Entonces, la eficiencia solar total de los organismos vegetarianos es del orden del 0.2%. Comer carne reduce eso en otro factor de 10, a una eficiencia de 0.02%
o por ahí. Comparar con paneles solares a ~ 20%.

Los fertilizantes, pesticidas, tractores, refrigeración y camiones consumen grandes cantidades de combustibles fósiles solo para llevar la comida a la boca. Entonces, quemas una gran cantidad de hidrocarburos alimentándote. No tengo un número exacto a la mano, pero creo que en el mundo desarrollado se necesitan aproximadamente 1 unidad de energía de combustibles fósiles para producir 2 unidades de energía alimentaria. Eso está encima de toda la luz solar y el agua.

Entonces puede ver que las fuentes de energía biológica tienden a ser bastante patéticas en comparación con las máquinas. No hay forma de inventar una máquina que supere la eficiencia energética fundamentalmente pobre: ​​violaría la conservación de la energía. Estás mucho mejor con paneles solares y motores de combustible.

Answer 2

Hay algunos casos en los que se utiliza mano de obra para generar energía eléctrica a pequeña escala. Hay dos circunstancias básicas. Uno es donde necesita una fuente confiable de energía en ubicaciones remotas, el otro es cuando la gente va a hacer un movimiento de todos modos y también podría aprovecharlo.

Un ejemplo de la primera categoría son los generadores accionados manualmente. Estos se usaron para alimentar radios de 2 vías en la Segunda Guerra Mundial, y se usan hoy en día para encender linternas. Básicamente, la idea es proporcionar un generador de energía liviano que siempre tenga una fuente confiable de energía, porque si hay una persona allí para usar la energía (hablar por radio o usar la linterna), usted tiene su fuente de energía.

Hay algunos casos en los que las personas están aprovechando el poder de los movimientos que las personas harán de todos modos. Por ejemplo, las máquinas de ejercicio se han conectado a los generadores para generar algo de energía. Esto se ha hecho en gimnasios para encender luces o ventiladores. Las aceras se han diseñado para generar energía a partir de personas que caminan y esta energía se utiliza para encender luces LED a lo largo del camino. Los zapatos también se han diseñado para generar energía cuando las personas se retiran, y pueden generar suficiente energía para mantener cargado un teléfono celular. Estos se utilizan para excursionistas o corredores. (Este es un buen ejemplo de ambas categorías).

Ninguno de estos está diseñado para generar energía a gran escala. La potencia de salida que puede generar una persona no es lo suficientemente grande. En resumen, el poder generado por el ser humano es práctico para generar pequeñas cantidades de energía para propósitos específicos en ubicaciones remotas o para generar cantidades modestas de energía donde un gran número de personas realiza un movimiento repetitivo de todos modos (por ejemplo, hacer ejercicio o caminar).

Answer 3

No, y no muy lejos.

Ves a los humanos les gusta comer y beber en la cadena alimenticia.

Hagamos los cálculos.

Un humano promedio podría ser capaz de sacar 1/3 de una potencia. Eso es alrededor de 250 vatios. Digamos que pedalea 8 horas al día. Eso es 250 vatios durante 8 horas, o equivalente, 1000 vatios durante 2 horas. Dos kilovatios-hora. Los servicios públicos compran electricidad a aproximadamente 3 centavos por kilovatio-hora, al por mayor.

Entonces, al pedalear muy duro todo el día sin descanso, has ganado 6 centavos. Y para pedalear así necesitabas comer. Si eres un estadounidense promedio, probablemente gastes al menos $ 10 por día en comida. Si está pedaleando durante 8 horas, probablemente tendrá más hambre, así que redondeemos eso a $ 12.

Así que has quemado alrededor de $ 12 en energía alimentaria para hacer 6 centavos. Eso es gastar 200 veces más de lo que estás ganando. No hay forma de salir adelante.

Y en realidad es mucho peor que eso. Supongo que no puede pedalear durante 8 horas al día y aún hacer su trabajo diario normal. Entonces también estás perdiendo ese salario. Un mal trato.

Pensamiento posterior: necesitabas un poco de esa comida solo para seguir viviendo, por lo que no deberíamos acusarlo todo contra tus esfuerzos de pedaleo. Supongamos que necesita la mitad de esa ingesta de alimentos cuando no está pedaleando. Aún así, está haciendo cambios muy pequeños por 100 veces el gasto en alimentos. No es un buen trato.

Answer 4

Una cosa que quisiera señalar es que la economía siempre es horrible, y los humanos generalmente tienen muy poco poder.

Digamos que teníamos un sistema de pedales * en el que una persona podía saltar durante una hora. Su “hombre sano” promedio (NASA SP-3006 **) podría generar unos 200 W durante ese tiempo, lo que corresponde a 0.2 kWh de electricidad, o aproximadamente dos centavos (con un estadio de béisbol de 10 centavos / kWh), suponiendo una energía perfecta generación (que generalmente es una mala suposición). La persona estaría exhausta después de esto, y no podría hacer mucho más poder. ¿Valdría la pena invertir probablemente varios cientos de dólares en un sistema que le devolvió 2 centavos por hora, y solo cuando se usa activamente? ¡Mucho mejor usar el dinero para climatizar su casa!

¡Pero espera hay mas! ¡Digamos que es verano y estás trabajando en el interior! Entonces querrás proporcionar algo de enfriamiento, particularmente porque no tienes viento disponible para refrescarte como lo harías con un paseo en bicicleta. Un gran ventilador de ventana funciona a aproximadamente 100 W, lo que reduce la energía obtenida a la mitad. Pero todavía hace tanto calor, así que vamos a AC el lugar. Los humanos operan con una eficiencia energética de aproximadamente 25-33%, por lo que por cada 200 W que generamos, generamos aproximadamente 400-600 W de calor residual. Si su aire acondicionado tiene un coeficiente de rendimiento de alrededor de 5 (que sería el nivel Energy-Star entre una habitación de 77 F y una de 95 F en el exterior, si está en el extremo inferior), entonces está gastando 80-120 W para sacar ese calor. Combinado con el ventilador (que necesitamos para que circule el aire) y nuestra gran producción total de energía es de 0 W. Lo mejor que puede hacer termodinámicamente para CA tendría un COP de alrededor de 25, por lo que en el mejor de los casos, está perdiendo 20 W a AC (y cualquier energía necesaria para mezclar el aire).

Si va a suponer que la “energía del ejercicio es gratuita” (estamos tratando de hacer mucho ejercicio por día, por lo que podríamos hacer algo con nuestro esfuerzo) hay un par de formas en que el poder humano es útil:
– Si siente frío, algo de ejercicio lo ayudará a calentarse (y al aire que lo rodea). No es necesario enganchar un alternador a su bicicleta de ejercicios, solo muévase. Cualquier máquina de ejercicio regular incluso convertirá su potencia en calor también.
– Se pueden obtener ganancias masivas en eficiencia energética al andar en bicicleta o caminar para ir a algún lugar en lugar de conducir un automóvil. Esto es posible al no iniciar y detener una tonelada gigante de metal y plástico y al mover solo una pequeña masa de aire a una velocidad lenta. Ahorro toneladas de dinero viviendo principalmente sin automóviles.

* Nuestras piernas pueden generar mucho más poder que nuestros brazos. Probablemente podría hacer aún más con una máquina de remo como la configuración, pero no mucho.
** Ver la página 44 de “Bcling Science”, por David Gordon Wilson.

Answer 5

¡Si! ¡Se llama bicicleta! La interfaz hombre-máquina más eficiente jamás desarrollada. Uno podría viajar de Ottawa a Kingston con poco más que un sándwich … se han vendido millones desde que se perfeccionó. ¡Muy rentable!

Answer 6

Solo en Hollywood. Vea esta foto, la bicicleta robinson de soylent green, de Edward G. Robinson generando electricidad para la bombilla solitaria en el departamento que él y Charleton Heston compartieron en la película Soylent Green. En otras palabras, tienes que estar desesperado.

Answer 7

Escuché de alguien que conectó una bicicleta estática a un generador para encender el televisor.
Los niños tenían que pedalear / hacer ejercicio cada vez que querían ver un programa de televisión.
Energía limpia y menos obesidad infantil. Esa es una solución win win.

Answer 8

Un hombre de ciento cincuenta libras “quema” 1800 calorías al día. Eso equivale a unos 8640 julios por día. Si come más y no almacena nada de lo que come como grasa, sacará más. Se trata de 4,84 julios por kilo de calorías.

Dada la modestia de la producción humana, incluso con una eficiencia bastante alta, lo mejor que podríamos hacer es poner a 10.000 personas en una jaula de ardilla para encender un generador. El olor corporal es menos dañino para el medio ambiente que los gases nocivos que exudan las plantas de energía. Pero ten cuidado! Los humanos exhalan CO2. Supongo que eso nos hace a todos los contaminadores