想象一下,人体将成为智能电网的一部分。近日,太原理工大学传来好消息,该校教授孙宏斌团队提出了一个创新概念——"人体电网"。

这一突破性技术通过可穿戴设备实现个人能源管理,为全球节能减碳开辟了新的道路。相关研究成果已正式发表。

随着气候变化日益严峻,传统的能源解决方案已经难以满足需求。虽然在大规模能源转型和区域低碳项目方面取得了进展,但在个体层面的能源效率提升和行为优化方面仍然潜力巨大。

2019年,孙宏斌教授首次萌生了构建"人体电网"的想法。他指出:"人类不仅是能源消费者,同时也能通过自身活动产生能量。如果能在人体上建立一个'电网'系统,整合可穿戴的发电、储存和传输设备,就能实现个体层面的能源管理,并为减碳开辟新路径。"

孙宏斌解释说,"人体电网"是一种新型可穿戴物理信息系统。它通过协调人体上的能源供应、传输、负载与存储功能,以及实时通信技术,实现对人体及其周围环境的状态感知和安全预警。

研究团队开发了"人体电网"的原型系统,并进行了大量测试。团队成员许嘉禾介绍,他们在设计过程中充分考虑了人体各部位的灵活性和舒适度要求,对能源设备进行了科学布局,以确保系统的轻量化和灵活部署。

该系统通过可穿戴通信网络和能源传输网络,构建了高效便捷的数据交互与能源调配架构。借助开源电子平台Arduino作为微控制单元,实现了对人体电网的实时监控和智能化管理。

许嘉禾表示,"人体电网"可以根据穿戴者所处环境和需求,灵活调整能源管理策略。在户外环境下,系统可以实时优化能源管理,协调内部设备智能收集和分配能源。这不仅克服了传统设备续航时间受限的问题,还能在复杂环境中高效利用能源。

在室内环境下,系统可以通过安装温控设备实现精准温度调节。这种按需供热供冷的方式,打破了传统建筑供暖空调对整个空间进行调控的模式,大幅降低了能耗。

研究团队还进行了建筑级别的能耗模拟实验。结果显示,与传统空调供暖方案相比,"人体电网"可减少61.0%的能耗,并降低57.5%的电费支出。这一显著的节能效果得益于系统对室内温度和能源分配的精准控制。

通过全球建筑能耗模型进一步验证发现,该技术每年可节省约6611亿千瓦时电力,相当于全球建筑暖通电力消耗的50%。这表明"人体电网"技术不仅能够大幅降低制冷与供暖需求,还能在各种气候条件下保持高效节能。

许嘉禾介绍,未来研究团队将继续深入探索"人体电网"技术的应用潜力,并拓展其在更多领域的应用范围,为实现碳中和目标贡献力量。