تساعد عمال الإغاثة وفرق التعامل مع الكوارث.. حقيبة ظهر تولِّد طاقة أثناء المشي

بإمكان جهاز يشبه حقيبة الظهر توليد الطاقة نتيجة الحركة الجانبية أثناء المشي، ويمكن استخدامه لشحن الأجهزة الإلكترونية. 

قالت صحيفة Daily Mail البريطانية، يستهدف الجهاز، المصمم من قبل فريق باحثين في كندا، الأشخاص الذين يعملون في المناطق النائية مع ارتداء حقائب ظهر، مثل الجنود أو عمال الإغاثة وفرق التعامل مع الكوارث. 

وأثناء سير مرتدي الحقيبة، ستُصدر مكونات الحقيبة، وهي عبارة عن لوح يبلغ وزنه 5 كيلوغرامات، حركة بندول داخلية لتوليد الكهرباء. 

وعند استخدام لوح بوزن 9 كيلوغرامات، ولّدت حقيبة الظهر طاقة كافية لتشغيل جهاز إلكتروني صغير مثل جهاز تحديد مواقع أو كشاف طوارئ.

ويمكن توليد طاقة أكبر باستخدام أوزان أثقل، ولتوليد طاقة كافية لشحن الهواتف الذكية قد تحتاج إلى حمل وزن يبلغ 25 كيلوغراماً على الأقل. 

نموذج أولي

صمم المهندسان جان بول مارتن وتشينغ غو لي من جامعة كويتنز، كندا، جهاز توليد الطاقة للأشخاص العاملين في أماكن نائية، ولا تتوفر لديهم شبكات كهربائية، ويحملون حقائب ظهر ثقيلة بانتظام. 

قد تشمل تلك الفئة الجنود، وأعضاء البعثات العلمية، والعاملين بالإغاثة الإنسانية أو الجوالين لمسافات طويلة، حيث يستخدمون جميعاً أجهزة إلكترونية متنقلة مثل جهاز لتحديد المواقع، أو هواتف أو كشافات طوارئ أو أجهزة راديو. 

بالنسبة للرحلات التي تتجاوز مسافات معينة، قد يصبح من غير العملي حمل بطاريات تكفي لمواصلة تشغيل تلك الأجهزة. 

وكتب مارتن ولي في ورقتهما البحثية: "يرتبط انتشار الأجهزة الإلكترونية المتنقلة، واعتمادنا عليها، بالقدرة على توفير مصدر طاقة دائم لتشغيلها". 

ولتوفير ذلك، صمم الباحثون جهازاً لتجميع الطاقة المُولّدة نتيجة التأرجح الجانبي لكتلة موضوعة داخل حقيبة ظهر أثناء سير مرتديها. 

ولشرح النظرية، صمموا نموذجاً أولياً للجهاز يعرض محتويات الحقيبة الممثلة في لوح تأرجح، متصل ببندول يولد الكهرباء عندما يتحرك. 

طاقة كافية لتشغيل الأجهزة الإلكترونية

مجموعة المحتويات الكاملة مصممة داخل إطار يمكن للمستخدم ارتداؤه مثل حقيبة الظهر العادية، وتزن 5 كيلوغرامات. 

أثناء تصميم الجهاز، اختبر الباحثون سبعة شروط تثبيط مختلفة للبندول، لاكتشاف أفضل واحدة لتجميع الطاقة المُولَّدة.

عندما يسير المستخدم بحقيبة الظهر المصمَّمة البالغ وزنها 9 كيلوغرامات، سيُولِّد الجهاز حوالي 0.22 وات من الكهرباء، وذلك كافٍ لتشغيل الأجهزة الإلكترونية المتنقلة الصغيرة مثل أجهزة تحديد المواقع أو كشافات الطوارئ.

وكتب الباحثون: "طريقة عمل النموذج تدفعنا إلى توقع إمكانية زيادة إنتاج الطاقة الكهربائية باستخدام أوزان أثقل". 

وأضافوا: "لتوليد طاقة كهربائية أعلى من 1 وات، التي تحتاجها الأجهزة الأكثر استخداماً، مثل التحدث أو تصفح الإنترنت باستخدام هاتف محمول، يشير النموذج إلى أننا سوف نحتاج إلى وزن يتجاوز 20 كيلوغراماً". 

الميزة الرئيسية لمولد الطاقة الجديد أنه لا يعمل فقط بمثابة مصدر متجدد للطاقة، ولكنه لا يتطلب أيضاً مجهوداً مخصصاً، على خلاف مولدات الكرنك اليدوية، على سبيل المثال، التي تحتاج إلى استخدام اليد بحركات دورانية معينة. 

وبدلاً من ذلك، لا يحتاج مرتدو الحقيبة إلى أكثر من السير، وهو ما يفعلونه بالضبط على الأرجح. 

وزن الحقيبة.. محاولات للتحسين

وعلاوة على ذلك، تأتي الطاقة الموُلَّدة من دون أي متطلبات جسدية إضافية على مرتدي الحقيبة بخلاف حمل وزن الجهاز نفسه. 

وعلى عكس الألواح الشمسية، يمكن لمولد الطاقة الجديد أن يعمل بغض النظر عن حالة الطقس. 

ويمكن كذلك ضبط الجهاز لخفض قوى التأرجح الجانبية التي يشعر بها مرتدو الحقيبة بحوالي 27%. 

وقال مارتن لصحيفة MailOnline: "هذا يعني أن الزيادة الحادة التي يشعر بها الفرد عادة عندما يحمل وزناً ما في حقيبة ظهر ستقل عند استخدام جهازنا، مما يزيد من مستوى راحة المستخدم، وقد يُقلِّص أيضاً من احتمال وقوع إصابات". 

وكتب الباحثون في ورقتهم البحثية: 

"ينبغي أن يركز العمل المستقبلي على محاولة تقليص كتلة نظام توليد الطاقة داخل حقيبة الظهر، وذلك للحدِّ من المشكلات المتعلقة بالسير مع حَمل الجهاز". 

ونُشرت النتائج الكاملة للدراسة في مجلة Royal Society Open Science.