تولید انرژی الکتریکی با پیادهروهای هوشمند پیزوالکتریک؛ چالشها و آینده فناوری ژاپن, ژاپن همواره با نوآوریهای فناوریای پیشرو و گاه عجیب شناخته میشود. از رباتهای آشپز در رستورانها و قطارهای فوقالعاده سریع تا توالتهای هوشمندِ پایشگر سلامت، همه نمادین از این پیشرفتاند. یکی از جذابترین ایدههای اخیر این کشور، پیادهروهایی است که قادرند از فشار قدمهای عابران برق تولید کنند.
مکانیزم کارکرد کاشیهای پیزوالکتریک بر اساس گزارشهای منتشرشده، این سیستم از پدیده پیزوالکتریسیته بهره میگیرد و از سال ۲۰۰۸ در نقاط پرتردد توکیو همچون ایستگاههای مترو و خیابانهای شلوغ بهصورت آزمایشی اجرا شده است.
در نمونههای اولیه، یک فرد ۶۰ کیلوگرمی با هر قدم حدود ۰.۱ وات برق تولید میکرد. اگرچه این رقم بهنظر ناچیز میرسد، اما تجمع میلیونها عابر در طول روز میتواند مقدار قابلتوجهی انرژی را بهدست آورد. با پیشرفت تکنولوژی، نسل جدید کاشیها توانایی تولید تا ۳۰ وات در هر قدم را دارا هستند. ریشههای علمی پدیده پیزوالکتریک این پدیده برای اولین بار در قرن نوزدهم توسط برادران کوری کشف گردید.
آنان مشاهده کردند که اعمال فشار بر روی موادی مانند کوارتز یا توپاز منجر به ایجاد ولتاژ در بافت آنها میشود.
موانع گسترش تجاری و اقتصادی با وجود پتانسیل تئوریک بالا، این فناوری تا به امروز به مقیاس گسترده تجاری نرسیده است. مانع اصلی، هزینه سنگین نصب است؛ هر کاشی بسته به کیفیت بین ۵۰ تا ۱۰۰ دلار قیمت دارد و پوشش یک ایستگاه مترو شلوغ نیازمند سرمایهگذاری کلان است. چالش دوم، تراکم توان خروجی پایین در مقایسه با رقبای تجدیدپذیر است. انرژی خورشیدی و بادی با هزینه واحد کمتر، حجم بسیار بیشتری برق تولید میکنند.
کارشناسان معتقدند کاربرد این سیستم تنها در نقاط فوقالعاده پرجمعیت توجیهپذیر است و در خیابانهای معمولی بیفایده خواهد بود. علاوه بر این، هزینههای نگهداری و تعویض ناشی از فرسودگی ناشی از ترافیک سنگین، بار مالی اضافی بر دوش مجریان میگذارد. هرچند مطالعات نشان میدهد در ایستگاههای متروی شلوغ این روش در بلندمدت میتواند بهصرفه باشد، اما هنوز از بلوغ برای جایگزینی با منابع اصلی تجدیدپذیر دور است.