Kniebeugel, de mens wekt zelf energie op!

In de tijd waarin men steeds meer nadenkt over groene manieren om energie op te wekken, wordt de mens steeds vaker gezien als de mogelijke motor voor het opwekken van energie. Een nieuw initiatief is de kniebeugel.

Uitvinders en Ontwikkeling

Het bedrijf ‘Bionic Power’, dat gevestigd is in British Colombia, te Canada, is de uitvinder van de kniebeugel. Zelf noemt het bedrijf haar uitvinding Biomechanical Energy Harvester. Het bedrijf bestaat uit vier mensen die tevens ook alle vier directeur zijn. Hun namen zijn Max Donelan, Yad Garcha, Charles Stone en Iain Mant. Allen hebben zij iets te maken met de Simon Fraser University in het Canadese Burnaby. Hieronder worden alle vier de mannen even kort toegelicht:

• Max Donelan is een professor Kinesiologie aan de Simon Fraser universiteit. Hij studeerde biomechanica aan de universiteit van Berkeley en zijn onderzoeken worden wereldwijd erkent.
• Yad Garcha is al een kleine twintig jaar bezig in de farmaceutische en biotechnologische sector. Hij studeerde microbiologie aan de university of British Columbia en was daarna onder andere onderdirecteur bij Growthworks Capital.
• Charles Stone is een expert in cellen, en dan in het speciaal de protonen uitwisselingen die daarin plaats vinden. Jarenlang is Stone een actieve wetenschapper geweest. In 2002 werd hij vice-president van de Research and Development afdeling van het bedrijf Ballard Powel. In 2007 is hij daarmee gestopt om een eigen bedrijf te kunnen beginnen.
• Iain Mant is een expert op het gebied van internationaal recht. Hij geeft mensen advies op onder andere financieel gebied. Verder is hij het hoofd van de British Columbia Technology Industry Association.

Jarenlang heeft de ontwikkeling van de eerste kniebeugel geduurd. Andere mensen waren ook al bezig met het ontwikkelen van een middel waarmee door lopen energie werd opgewekt, maar de mannen van Bionic Power, waren de eersten die bedachten dat het wellicht slimmer was om de energie op te slaan die het kniegewricht produceert dan de energie die vrijkomt bij het neerzetten van de voet. Het doel was genoeg energie op te wekken om een laptop mee op te laden. En het resultaat mag er wezen. Zelfs twee laptops kunnen opgeladen worden met de energie die de kniebeugel opwekt. Dat is gelijk aan het opladen van ongeveer 12 mobieltjes. Verder was het vereist dat de uitvinding energie zou leveren bij een dagelijkse handeling ( zoals lopen) en niet zoals bij bijvoorbeeld een knijpkat het geval is, door een geforceerde handeling.

Nadat ze bedacht hadden waaraan hun product moest voldoen maakten ze een prototype. Dit prototype testten ze op 6 vrijwilligers. Dit waren zes mannen die gemiddeld 78 kilo wogen. Deze vrijwilligers werden met de kniebeugels aan op de lopende band gezet, waarna de onderzoekers hun ademhaling in de gaten hielden. Uit de ademhaling konden zij opmaken hoeveel energie zij in verschillende situaties verbruikten. Allereerst terwijl de kniebeugels helemaal werkten zoals het idee was, maar ook toen een gedeelte van de kniebeugels, namelijk het stuk dat zorgt voor het zogenaamde bijremmen, afgekoppeld was. Deze tweede situatie wordt de controlesituatie genoemd en de eerste de oogstsituatie. Uit de resultaten van de testen kwam naar voren dat het principe werkt en dat ‘het oogsten’ niet veel meer energie kost dan ‘het controleren.’

De werking van de Kniebeugel

De technologie achter de kniebeugel is niet erg ingewikkeld. Zodra je ermee gaat lopen, tapt een raderwerkje (zie afbeeldingen) bewegingsenergie af. Daardoor hoef je zelf geen afremmingsenergie meer te produceren, wat je hamstrings (spieren rond de kniepezen) op de lange duur energie spaart. Max Donelan: “Om de hamstrings te helpen om de beweging van de knie te vertragen, zitten er sensoren in het systeem die de energieopwekking inschakelen aan het eind van de uitzwaaiende beweging, net voor de voet de grond raakt.” De sensoren houden alles heel precies in de gaten. Daardoor heeft het apparaatje op ieder terrein, ook al is het nog zo hobbelig, een maximale werking bij een minimale inspanning.

Wat gebeurt er in het raderwerkje? De tandwieltjes brengen een gedeelte van de draaibeweging van het kniegewricht over op een vliegwiel, dat de draaiing wat langer vasthoudt. Het vliegwiel drijft een generator aan, waarin een elektrische geleider (een metaal) door het magnetisch veld van een magneet beweegt. Er ontstaat dan volgens de wet van Faraday een elektrische spanning. Op het moment dat de sensoren meten dat de kniezwaai bijna is afgelopen, wordt de schakelaar gesloten en gaat er een stroompje lopen. Je plugt je mobiel in je knie en klaar is kees! You’re the Juice! (Oh nee, eerst nog een uurtje wandelen...)

Het idee van een ‘biomechanische energie-oogster’ is in wezen zo eenvoudig dat je er bijna niet op zou komen, maar het is toevallig wel heel effectief om jezelf te gebruiken als batterij. Het grote probleem van de inzameling en verwerking van batterijen help je er mooi mee uit de wereld en het scheelt best wat elektriciteit uit elektriciteitscentrales. En dat met zo’n kleinschalig apparaatje, in vergelijking met een windturbine! Je kunt dus met energie besparen echt beginnen bij jezelf.

Voordelen

Er zijn zo een aantal voordelen van de kniebeugel te noemen. Het principe dat je energie opwekt door te lopen, maakt het ding in veel situaties erg handig. De medische wereld bijvoorbeeld, zou heel veel met zo’n knieklem kunnen. Er zijn namelijk aardig wat mensen in deze wereld die afhankelijk zijn van batterijgestuurde machientjes die ervoor zorgen dat zij gewoon hun leven kunnen leven. De opgewekte energie kan gebruikt worden voor bijvoorbeeld pompjes die medicijnen inbrengen. Ook militairen kunnen de knieklem gebruiken. Zij gebruiken namelijk veel communicatie middelen, zoals walkietalkies en GPS’en. Deze werken op batterijen en een batterij is zwaar en gaat leeg. Door de energie te gebruiken die zij opwekken terwijl ze lopen, hoeven ze nooit meer afhankelijk te zijn van stopcontacten en hoeven ze bovendien het gewicht van de batterijen niet mee te dragen. Andere mensen die wellicht veel hebben aan de kniebeugel zijn mensen die het leuk vinden door de natuur te trekken. Ook zij hoeven dan geen batterijen meer mee te nemen.

Een andere doelgroep die zeker niet vergeten mag worden is de groep mensen die leeft in ontwikkelingslanden. Zij hebben geen stopcontacten en geen batterijen, maar kunnen energie hard gebruiken. Een voorbeeld voor nuttig gebruik van de kniebeugel in zo’n land is het volgende. Een burger moet lang lopen om water te halen uit een waterput. Terwijl zij naar de put loopt wekt ze energie op. Als ze dan thuis is, heeft ze genoeg energie om een waterzuiveringsinstallatie te laten werken waarmee het gehaalde water gezuiverd kan worden. Kleine dingen als dit zullen door de knieklem vergemakkelijkt worden.

Nadelen

Natuurlijk heeft de knieklem ook nadelen. Een zeer groot nadeel van het ding is dat hij erg zwaar is. Het kost veel energie om de klem te dragen omdat hij wel 1,5 kilo weegt en dat loopt absoluut niet lekker. Verder maakt hij een vervelend geluid en dat is vaak niet handig. Zeker niet als hij gebruikt wordt door militairen die niet gezien willen worden. Verder vinden de medebewoners van een gebruiker het waarschijnlijk ook niet prettig om zo’n rot geluid de hele tijd te horen. Een ander minpunt, zeker niet te vergeten, is het uiterlijk van die knieklem. Hij ziet er niet heel charmant uit en mensen willen waarschijnlijk niet graag gezien worden met zo’n ding om hun been. Op het moment dat er broeken met wijde pijpen in de mode zijn, zou dat geen groot probleem hoeven te zijn, maar met skinny-jeans, rokjes en jurken is het een ander verhaal. Er zijn dus nog zeker verbeter punten te vinden.