Patterit pois! Sähköenergiaa suoraan eläinten liikkeestä

Marie Curie -tutkijatohtori David Blažević työskenteli pitkään yliopistossa kotimaassaan Kroatiassa, kunnes teki täyskäännöksen: hän lopetti työnsä yliopistolla ja siirtyi täyspäiväiseksi työntekijäksi vuohifarmille.

− Olin tyytymätön elämääni sillä hetkellä, joten aloitin työt vuohifarmilla. Siellä tein kaikkia mahdollisia maatilan töitä, Blažević kertoo.

− Tohtorintutkintoni teemana oli ollut kineettinen energianlouhinta ja työskennellessäni vuohien kanssa aloin miettiä, voisiko eläinten liikkeen tuottaman energian muuttaa sähköksi.

Uuden tutkimusaiheen löytäminen johdatti Blaževićin lopulta Suomeen Tampereen yliopistolle. Siellä hän on nyt työskennellyt aiheen parissa kaksi vuotta sähköenergiatekniikan tutkimusryhmässä professori Paavo Rasilon ja tohtori Janne Ruuskasen kanssa. Hänellä on käytössään tutkimusprojektiaan varten kolmevuotinen Marie Curie -rahoitus.

Blažević tutkii energianlouhintaa eläinten liikkeistä täsmäkotieläintuotannossa. Energianlouhinnan avulla sähköä voidaan tuottaa esimerkiksi mekaanisesta värähtelystä tai kitkasta.

Nyt Blažević työstää laitetta, joka voisi muuttaa eläinten liike-energiaa sähköksi.

Eläinten omasta liikkeestä voitaisiin tuottaa sähköä esimerkiksi niiden kaulapannoissa olevien tunnistuslaitteiden tarpeisiin. Näiden älykkäiden maatalousteknologioiden avulla voitaisiin muun muassa seurata ja havainnoida eläinten hyvinvointia ja liikkumista. Jos laitteen avulla esimerkiksi eläimen ruumiinlämmön havaittaisiin nousevan, se voitaisiin eristää muista mahdollisen sairauden varalta.

− Vastaavanlaisia laitteita on jo paljon käytössä, mutta ne kaikki toimivat pattereilla. Tavoitteenani on löytää keino, miten voisimme poistaa patterit käytöstä ja tuottaa sähköä laitteisiin suoraan eläinten liike-energiasta, Blažević kertoo.

Sähköä missä ja milloin vain

Tällä hetkellä tutkimukseen kuuluu paljon kenttätyötä. Blažević on kehitellyt useita prototyyppejä ja testannut yhtä käytännössä lehmillä. Hänen mukaansa tavoitteena on rakentaa laite, joka olisi kevyt, kestävä ja vaivaton eläimille.

− Kiinnitimme tutkimusryhmän maisteriopiskelijan kehittämän laitteen lehmän jalkaan ja se tuotti energiaa lehmän liikkuessa, niin kuin halusimmekin. Seuraavassa kokeessa yhdistimme laitteen Bluetoothin kautta tietokoneisiimme ja lehmän liike-energian tuottaman sähkön avulla pystyimme seuraamaan, minkä etäisyyden päässä meistä lehmä liikkuu.

− Seuraava askel on kehittää lisää erilaisia prototyyppejä ja testata niitä käytännössä. Lisäksi kehittelemäni prototyypit on vertaisarvioitava tieteellisesti. Olen hyvin innoissani saavutuksistamme, sillä mitään tämän tyylistä ei ole aikaisemmin raportoitu, Blažević iloitsee.

Energianlouhinta eläinten liikkeestä on tärkeä tutkimusaihe, sillä suoraan liikkeestä saatavan sähkön avulla patterit tulisivat tarpeettomiksi älykkäissä maatalousteknologioissa, joiden avulla eläimiä ja niiden hyvinvointia on mahdollista seurata.

− Pattereiden tuottaminen ja niihin tarvittavien mineraalien louhinta luonnosta aiheuttaa tuhoa ekosysteemillemme ja biodiversiteetille. Pattereiden kierrätysteknologiat eivät myöskään ole vielä tarpeeksi kehittyneitä, jotta pattereista saataisiin käytettyä uudestaan tarvittavat materiaalit tarpeeksi hyvin.

− Energianlouhinnalla suoraan eläinten liikkeistä voisimme poistaa kokonaan tämä valtavasti resursseja vaativat prosessin ja pystyisimme tuottamaan sähköä paikan päällä missä vain ja juuri silloin, kun sitä tarvitaan, Blažević sanoo.

Innovaatiolla on useita sovellusmahdollisuuksia

David Blaževićin mukaan eläinten liikkeestä tapahtuvasta energianlouhinnasta on tutkimusta vielä hyvin vähän. Aihetta on laajemmalla tasolla tutkittu enemmän, mutta kineettisen energianlouhinnan osalta mitään suurta läpimurtoa ei ole saatu aikaan.

− Aihetta on tutkittu paljon ihmisillä. Mutta erilaiset laitteet, jotka muuttaisivat kineettistä energiaa sähköksi, eivät tuota tarpeeksi energiaa, eivätkä ole tarpeeksi helppokäyttöisiä tai kestäviä. Haasteena on kehittää laite, joka olisi tarpeeksi tehokas, pieni ja halpa tuottaa.

Energianlouhinnalla suoraan liike-energiasta on Blaževićin mukaan monia sovellusmahdollisuuksia jo pelkästään eläinten osalta. Sovellusmahdollisuudet kasvavat hurjasti, jos siirrytään puhumaan myös ihmisistä ja erilaisista liike-energiaa hyödyntävistä teknologioista.

− Energianlouhinta liikkeestä mahdollistaa laitteiden tekemisen autonomisiksi. Itseäni kiinnostaa erityisesti tekniikan soveltaminen eläinten virtuaaliseen aitausteknologiaan.

Virtuaalisen aitausteknologian avulla fyysisiä aitoja ei tarvittaisi, vaan esimerkiksi eläimen kaulapannassa oleva laite varoittaisi eläintä äänellä tai pienellä sähköiskulla, että se on lähestymässä ”aitauksen” rajaa. Näin eläimet oppivat pysymään tietyn alueen sisällä.

Blaževićin mukaan virtuaalisella aitauksella olisi suuri merkitys laidunmaiden hyvinvointiin ja uudistumismahdollisuuteen, kun eläimiä voidaan helposti siirtää laiduntamaan eri paikkoihin.

Blažević kertoo, että kaiken kaikkiaan häntä motivoi eniten, kun hän voi edistää sekä eläinten että luonnon hyvinvointia tutkimusaiheensa kautta.

− Haluan tutkimukseni avulla luoda ja rakentaa jotain maailman kannalta merkityksellistä ja inspiroida ihmisiä.