Drijf je laptop aan met spierkracht

Het menselijk lichaam kan voldoende vermogen leveren om computers, televisies en wasmachines aan te drijven. Maar daar hoort zweet bij.

 Ecotech-fanaten dromen van zelfvoorzienende gadgets: mobiele telefoons gevoed door zonne-energie, muziekspelers aangedreven door de hartslag. Maar het potentieel van die energiebronnen is veel te klein. Slingers en rolfietsen kunnen wel een krachtige energiebron zijn. Een kwartiertje zwengelen is voldoende om een mobiele telefoon op te laden. Een uurtje op de rolfiets levert genoeg energie om grote apparaten te doen werken. Nu nog een remedie tegen gemakzucht.

 

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

"Met een slinger kan 35 tot 60 watt worden opgewekt, op een rolfiets loopt dat vol te houden vermogen op tot 100 of 150 watt."

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Een 'groene' telefoon van Siemens was onlangs groot nieuws op veel ecoblogs. Het toestel is niet alleen gemaakt van biologisch afbreekbaar plastic, het zou ook zijn eigen energie opwekken via een geïntegreerd zonnepaneeltje. De telefoon, die over twee jaar op de markt komt, deed ecotechneuten meteen dromen van een huis vol zelfvoorzienende apparaten: niet alleen telefoons, maar straks ook mixers, televisies en computers. Maar zonnepanelen kunnen die droom onmogelijk waar maken.

Gadgets op zonne-energie: een zeer slecht idee

Wie zijn telefoon op zonne-energie wil doen werken, heeft een veel groter zonnepaneel nodig. Een mobiele telefoon is geen rekenmachine. Het zou weken duren eer het toestel van Siemens is opgeladen – het is dan ook zeer waarschijnlijk dat de telefoon die uiteindelijk op de markt komt, nog altijd over een snoer zal beschikken. Het zonnepaneeltje is dan goed voor het groene imago, maar meer niet. Een mixer of een televisie op zonne-energie is nog onwaarschijnlijker, zelfs in de verre toekomst.

Bovendien heeft het geen zin om zonnepanelen te monteren op apparaten die maar een paar jaar meegaan. Want dan is de energie die nodig was om de zonnecellen te produceren, groter dan de energie die tijdens het gebruik van het apparaat wordt uitgespaard. Het resultaat is dus niet minder, maar meer energieverbruik. Het is een veel beter idee om zonnepanelen op het dak te leggen, en de apparaten vervolgens gewoon in het stopcontact te steken.

Een min of meer gelijkaardig probleem stelt zich met het oogsten van energie uit interne lichamelijke processen en alledaagse bewegingen – een andere veel gehypete oplossing voor het groeiende energieverbruik van gadgets. Leuk bedacht, maar verder dan het aandrijven van een pacemaker of een hoorapparaat zal de technologie nooit komen.

Zwengelen of trappen

Er is een veel milieuvriendelijker en krachtiger energiebron beschikbaar voor het aandrijven van allerhande apparaten en machines: intentionele spierkracht. Hoewel nog relatief moeilijk te vinden, zijn er al apparaten te koop die met een hendel aan de praat kunnen worden gebracht: radio’s, zaklampen, telefoonopladers, mediaspelers en zelfs een micro-generator. Die laatste is in feite een piepkleine energiecentrale met een stopcontact, die via een voetpomp wordt aangedreven.

Een andere fabrikant levert een systeem waarmee je je fiets als energiecentrale kan inzetten. Bij al deze apparaten is het niet de bedoeling dat je blijft draaien of fietsen zolang het apparaat werkt: door te trappen of aan de hendel te draaien, laad je een batterij op. Na de inspanning kan het toestel dan een tijdlang worden gebruikt.

De mens als energiecentrale

Het potentieel van menselijke kinetische energie is verrassend groot. Met een handslinger kan 35 tot 60 watt worden opgewekt, op een rolfiets loopt dat vol te houden vermogen op tot 100 of 150 watt. Het precieze vermogen is uiteraard afhankelijk van de conditie. De beste wielrenners kunnen voor lange tijd een vermogen volhouden van 300 watt, met pieken tot 600 watt.

Met een normale conditie vraagt het slechts een paar tientallen seconden of een paar minuten om een zuinig apparaat zoals een radio of een LED-zaklamp voor uren gebruik op te laden. De batterij van een mobiele telefoon is na een kwartiertje slingeren vol. Het aandrijven van gulziger apparaten vraagt wat meer inspanning.

Voor een uur internetten op een laptop, of een uur televisie kijken op een zuinig toestel, moet je ongeveer drie kwartier op de rolfiets. Wil je een uur televisie kijken op een grote breedbeeldtelevisie, dan zet je best het hele gezin op de fiets. Gedaan met lui voor de televisie hangen.

Nooit meer zonder energie

Met een hendel aangedreven apparaten zijn stukken groener dan apparaten die op zonne-energie werken, omdat de productie van het mechanisme nauwelijks extra energie of grondstoffen vraagt.

Ze hebben bovendien nog een ander, belangrijk voordeel: je kan er altijd op rekenen. De batterij van je zaklamp is nooit leeg, en je telefoon kan altijd worden opgeladen – ook in het holst van de nacht. Je kan altijd televisie kijken, ook als de elektriciteitsinfrastructuur het (tijdelijk) zou begeven.

Enige nadeel: het vraagt een krachtinspanning van minstens een paar minuten. En dat is voor de meeste mensen voldoende om het idee weg te lachen.

Fietsmachines

In ontwikkelingslanden hebben zelfvoorzienende apparaten wel succes, om de eenvoudige reden dat er dikwijls geen alternatief is. Wereldwijd hebben bijna 2 miljard mensen geen toegang tot elektriciteit. Het “One Laptop per Child Project” heeft bijvoorbeeld een erg zuinige laptop ontwikkeld die wordt aangedreven door een hendel.

Een ander voorbeeld is Mayapedal, een ngo die in Guatemala sinds 1997 fietsen recycleert tot door spierkracht aangedreven machines voor allerhande werk: het bewerken van landbouwgewassen, het pureren van groenten en fruit, het oppompen van water, het ontluchten van beton, het scherpen van metaal, het zagen van hout, het wassen van kleren en het opwekken van elektriciteit. Allemaal processen waar wij fossiele brandstoffen voor nodig hebben.

Van de koffiemolen naar de intelligente WC-bril

Mechanisch aangedreven apparaten waren vroeger ook hier heel normaal. Voor de jongsten onder ons: een fietslicht werd niet altijd gevoed met batterijen, maar via een dynamo. Horloges en klokken werden niet zo lang geleden nog allemaal met lichaamskracht opgewonden. In de vroege twintigste eeuw werden bijna alle gadgets aangedreven door een hendel: muziekdozen, grammofoons, speelgoed, veldtelefoons. Koffiemolens, mangels (om kleding te drogen) en boormachines gingen mee tot in de jaren vijftig.

Maar sindsdien hebben we zelfs de kleinste fysieke handeling geautomatiseerd. Niemand kijkt nog op van een elektrisch aangedreven schroevendraaier, een automatische blikopenener of een elektrische tandenborstel. Recentere voorbeelden zijn het elektrisch aangedreven zout- en pepervat, de volautomatische WC-bril of de intelligente vuilnisbak.

Voor elk product introduceren we een alternatief met een snoer of batterijen. Wat vroeger een wijnkelder was, is vandaag een "wijnbewaarkast". Wat reeds geautomatiseerd is, wordt steeds verder geautomatiseerd: zoek nog maar eens een auto waarvan de raampjes manueel kunnen worden open- of dichtgedraaid. Geen enkele wet verbiedt straks het ontstaan van de elektrisch aangedreven paraplu of de automatisch openvouwende zakdoek. Vooruitgang, of pure gemakzucht?

Geen nostalgie

Het is te gemakkelijk om kritiek op de immer voortschrijdende automatisering af te doen als nostalgisch gezeur. Want ondertussen staan de kranten vol met de nefaste gevolgen voor de gezondheid van het feit dat we niet meer bewegen. Koppel dat aan de economische en ecologische gevolgen van ons enorme energieverbruik en de oplossing ligt voor de hand.

In plaats van op fitnesstoestellen te springen (die vaak zelf energie verbruiken), kunnen we onze lichaamskracht gebruiken om onze speelgoedwinkel aan te drijven. Dan vangen we twee (of drie, vier) vliegen in één klap. Van onze politici zullen we dit soort beslissingen niet moeten verwachten, maar laten we dan maar hopen dat stijgende olieprijzen de klus zullen klaren. (Foto: De Hongaarse kunstenaar Antal Lakner maakte een serie fitnesstoestellen die alledaagse werkhandelingen imiteert).

© Kris De Decker 

Noot : dit pleidooi voor zweetdruppels betekent niet dat het gebruik van zonne-energie voor het opladen van apparatuur per definitie een slecht idee is. Maar dan moet aan twee voorwaarden voldaan worden: koop een zonnepaneel dat verschillende (generaties) apparaten kan opladen, en niet een apparaat met geïntegreerde zonnecellen. Twee: koop er een dat voldoende groot is, en zet het buiten (bijvoorbeeld op het terras). Blits uitziende, uitklapbare ‘zakzonnecellen’ hebben te weinig vermogen om een betekenisvolle hoeveelheid energie te leveren.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------
MEER :

• De vergeten toekomst van de fietsmachine: landbouw, industrie en huishoudens op pedaalkracht
• Hoe milieuvriendelijk is de energiefiets?
• Bouw je eigen energiefiets of fietsmachine
• Vrachtwagens met trappers : vrachtfietsen
• Een kerncentrale in je kelder : 40 jaar energiezekerheid
• De Energy Ball : veel geld voor weinig energie
• De donkere kant van zonne-energie : hoeveel energie vraagt de productie van een zonnepaneel?
• Hightech keuken zonder elektriciteit: het vliegwiel

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

Comments

[Geplaatst door: Cas Gijzen]

Interessante beschouwing, interessante blog ook.
Ben benieuwd wat jij vindt van dit bericht over zonne-energie-mobieltjes (ze ZIJN er dus al) op Ecoluxe.be: 'S116: mobiele telefoon op zonne-energie. Uit China: eerste solar-mobile van Hi-Tech Wealth.' Link:
http://www.ecoluxe.nl/content/0706/s116.htm

[Geplaatst door: Kris De Decker]

Bedankt voor het compliment, maar om de redenen aangehaald in de tekst, ben ik niet zo enthousiast over mobiele telefoons met geïntegreerde zonnecellen. In praktijk zullen die dingen overigens ook opgeladen worden bij kunstlicht. Dat is OK als het licht sowieso al brandt, maar van zodra je een lamp gaat aanknippen om je GSM op te laden, gaat de milieuscore van die dingen nog verder de dieperik in. Dan ga je namelijk veel meer energie verbruiken dan wanneer je de oplader gewoon in het stopcoontact steekt.

[Geplaatst door: Professor Alex Van den Bossche, UGent]

Wat wij eten, kost ook energie. Wie zich fysiek inspant, heeft meer voedsel nodig - sportlui eten meer. Bovendien is het 'rendement' van een menselijke energiecentrale niet groter dan 25 procent, de rest gaat verloren als hitte. Een energiecentrale is een stuk efficiënter. Het hangt er natuurlijk van af wat je eet.

Om 1 kilowattuur elektriciteit te leveren (bv.10 uur fietsen), moet een mens ongeveer 1 kilogram aan (droge) pasta extra opnemen, of 1,3 kilogram brood. Dat gaat nog. Maar voedingsstoffen als tong bestaan slechts uit 20 procent droge stof en hebben een laag caloriegehalte. Voor de vangst van een kilogram tong is 4 liter dieselolie nodig. Aldus moet je voor 1 kilowattuur elektriciteit 5,3 kilogram tong eten - goed voor 21 liter dieselolie. Een goede elektriciteitsgenerator produceert 1 kilowattuur met 0,2 liter olie en is dus ongeveer 100 keer efficiënter.

Vooral vlees, vis, tropische vruchten en serreproducten vragen veel energie. Behalve de voeding is ook het rendement van de generator van belang. Als men de techniek ten top drijft, kan een door de mens aangedreven generator wel tot 90 procent rendement gaan.

Dit wil overigens niet zeggen dat de fiets als vervoersmiddel niet milieuvriendelijk is. Een fiets is erg licht, terwijl we met een auto bijna 1000 kilogram nutteloos gewicht verplaatsen. De automotor is ook niet zo efficiënt: er is ongeveer 0,5 liter olie nodig voor het leveren van 1 kilowattuur netto mechanische energie.

Professor Alex Van den Bossche, UGent

[Geplaatst door: Renaat Van Hoof]

De opmerkingen van dhr. Alex Van den Bossche kloppen op zich. Hij laat echter buiten beschouwing dat de gemiddelde mens in onze maatschappij te weinig lichaamsbeweging neemt, en dit met allerhande negatieve gezondheidseffecten tot gevolg.

Nu zijn er veel mensen die sporten om toch voldoende lichaamsbeweging te krijgen. De evolutie dat aan de ene kant mensen er toe aangezet worden op te sporten en aan de andere kant allerlei toestellen elektrisch worden aangedreven terwijl ze ook door lichamelijke arbeid aangedreven kunnen worden is dan ook absurd.

Het mag dan vanuit het oogpunt van energie-efficiëntie niet altijd beter zijn om apparaten met door het lichaam opgewekte energie aan te drijven, vanuit gezondheidsoogpunt is het dat vaak wel. En indien deze fysieke arbeid als vervanging van sport gebeurt is het ook vanuit het oogpunt van energie-efficiëntie beter.

Het lijkt me dan ook een prima en perfect te verwezenlijken idee om b.v. in fitnesscentra (een vreemd westers fenomeen) de door de bezoekers geleverde energie te winnen om b.v. de verlichting te laten branden.

[Geplaatst door: jacobs Freek]

Uiteraard zijn de fossiele brandstoffen veel interessanter qua rendement, maar wat als de prijs onmogelijk hoog wordt? De reserves krimpen en ooit gaat de laatste druppel opgepompd geraken.
Gaan we dan alles in kernenergie steken en ons milieu verzieken voor de komen 100.000jaar?

[Geplaatst door: Piet]

Beste professor. Die 75% warmteproductie in het lichaam is GEEN energieverspilling. Ik snap dat een ingenieur vanuit dat perspectief hiernaar kijkt maar biochemisch gezien is het toch wat anders.
Die warmteproductie is bijvoorbeeld nodig om allerlei eiwitten, waaronder enzymen, goed te laten functioneren.

[Geplaatst door: Piet DS]

Nee, dat klopt niet. De professor heeft gelijk. Een deel van de energie van ons voedsel wordt gebruikt om ons lichaam op temperatuur te houden, maar als we willen bewegen hebben we meer energie nodig. Dus de berekening van de menselijke efficientie is wel degelijk relevant.

Wat Renaat zegt is echter ook juist, althans in het Westen eten we veel te veel en hebben we meer dan genoeg energie om nog wat toestellen aan te drijven.

[Geplaatst door: Stormbeest]

"Voor elk product introduceren we een alternatief met een snoer of batterijen. Wat vroeger een wijnkelder was, is vandaag een "wijnbewaarkast". Wat reeds geautomatiseerd is, wordt steeds verder geautomatiseerd: zoek nog maar eens een auto waarvan de raampjes manueel kunnen worden open- of dichtgedraaid. Geen enkele wet verbiedt straks het ontstaan van de elektrisch aangedreven paraplu of de automatisch openvouwende zakdoek. Vooruitgang, of pure gemakzucht?"

Volledig mee eens. Het loopt echt de spuigaten uit. Nog even, en onze handen zijn volstrekt overbodig geworden. Die extreem doorgevoerde automatisatie heeft trouwens nóg een nadeel: steeds grotere afhankelijkheid van stroom, en dus ook grotere problemen als de stroom wegvalt. Moderne auto's die te water raken zijn doodskisten voor de inzittenden als de stroom in de wagen uitvalt, aangezien de raamjes niet meer met de hand kunnen opgedraaid worden. En wie elektrische rolluiken heeft kan ze niet meer op- en neerdoen bij een stroomuitval.

[Geplaatst door: Nic. Pleumekers]

"Wat wij eten, kost ook energie", aldus in een eerdere reactie Prof Van den Bossche, die daar overigens wel terecht aan toevoegde, dat het "ervan afhangt wat er gegeten wordt".
Het kan namelijk echt ook helemaal zonder dat elders energie opgewekt wordt.
Een fruitariër voedt zich met uitsluitend onverhitte, oftewel rauwe, vruchten en die kan makkelijk elke dag een aantal uren op de fiets tegen weer en wind in.
Hoe ondergetekende dat kan weten?
Tja, uit eigen ervaring dus.
Waar het wel 'n beetje om gaat, is ervoor te zorgen, dat er ook vruchten bij zijn, die wat meer vet bevatten, omdat vet de energieleverancier bij uitstek is.
Als zodanig komen in de gematigde klimaatstreken in de eerste plaats noten in aanmerking; niet voor niets wordt zowel uit hazelnoten als uit walnoten olie geperst; die zit er dus ruimschoots in en dat is allemaal onverzadigd vet met een flinke energieleverantie.
Meestal nemen fruitariërs er nog een of meer avocado's bij en die staan er ook om bekend, dat ze heel wat vet bevatten. Maar om die uit de warmere streken, waar ze groeien, hiernaartoe vervoerd te krijgen, moeten veelal wel motoren aan het draaien gebracht worden, zij het dat 't de hoogste tijd wordt, dat dit soort klussen, zolang ze nog voorkomen, weer met zeilschepen en eventueel met galeischepen opgeknapt gaan worden.
Al bij al kan het dus beslist 100% milieuwinst opleveren, het gebruiken van spierkracht voor energieopwekking.