Энергия под ногами: в самарском вузе изобрели «умную» плитку — она превращает шаги в электричество

Солнечные батареи и ветряки давно перестали быть чем-то невероятным. Самарские изобретатели уверены, что вскоре и их открытие войдет в обиход. В СамГТУ разработали «умную» плитку, которая способна получать энергию из шагов. Она функционирует буквально так: наступаешь на плитку — лампочка, подключенная к ней, загорается. Разработка началась около года назад, а сейчас уже готов прототип. Какой путь прошли ученые и студенты, чтобы простые человеческие шаги дали свет, рассказываем в материале.

Всё началось с обычного вузовского акселератора «ПОЛИТЕХ.NET» — конкурса проектов, который проходит в СамГТУ ежегодно. Каждый раз студенты представляют здесь десятки идей, а лучшие получают поддержку для воплощения. В 2023 году одним из партнеров программы стали РЖД. Именно запрос от местных железнодорожников лег в основу прорывного проекта — они планируют использовать энергосберегающие технологии для освещения собственной инфраструктуры, например тоннелей на вокзалах.

Вместе с преподавателями в разработке кинетической плитки приняли участие студенты кафедр «машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» и «радиотехнические устройства». Еще на этапе акселератора студенты получили огромный опыт проектной деятельности, узнали нюансы ведения бизнеса на примере кинетической плитки, принимали участие в переговорах с индустриальными партнерами. К подобным задачам ребят в СамГТУ привлекают буквально с первого курса.

— Кинетическая плитка — это обычная тротуарная плитка, но с одним отличием — с ее помощью можно вырабатывать энергию. Она представляет многоуровневую конструкцию. В нижней части плитки устанавливают последовательно-параллельно соединенные элементы Пельтье. Верхняя часть элементов контактирует с полимерной теплопроводной оболочкой, в которой содержится нагретая вязкая жидкость, а нижняя — с холодным основанием, — объяснил принцип действия один из разработчиков Кирилл Парфенов. — Таким образом, перепад температур на элементах Пельтье даст электрическую энергию, пропорциональную перепаду температуры.

Это лишь первый вариант конструкции, которую разработали самарские специалисты. Сейчас их уже два — второй по принципу работы больше напоминает динамо-машину. Для сложного российского климата необходима более надежная система, устойчивая к дождю и морозу.

Сейчас над изобретением трудится сплоченная команда. Руководителем проекта стал Кирилл Парфенов — он начинал разработку еще будучи студентом, сейчас он уже ассистент одной из кафедр СамГТУ. Помогают директор стартап-центра СамГТУ Владимир Колибасов, а также директор центра прототипирования и реверсивного инжиниринга «Идея» Альберт Галлямов. Научный руководитель проекта — заведующий кафедрой «машины и оборудование нефтегазовых и химических производств» Ильдар Ибатуллин.

Путь от идеи до прототипа занял около года: тысячи часов напряженной работы, тупиковые варианты и внезапные озарения. За это время команда выиграла вузовский проектно-образовательный акселератор «ПОЛИТЕХ.NET 2023» — заняла первое место, опередив полсотни других проектов, победила в конкурсе «Студенческий стартап» федерального проекта «Платформа университетского технологического предпринимательства» и получила грант миллион рублей — проект вошел в число 2000 лучших по всей стране. Уже в мае ученые получили патент на свое изобретение.

— Это новый проект, который в России до нас никто еще не реализовал. Поэтому трудности возникали буквально на каждом шагу, — признались в самарском вузе. — Сначала мы долго искали пути решения этой задачи. Действительно сложно разработать концепцию, проработать все детали и доказать, что проект в принципе реализуем. Было много нетривиальных вариантов, например использовать начинку мотор-колеса для электросамоката, но вскоре стало понятно, что это не самый удачный вариант.

Следующая задача — сделать плитку максимально мощной, чтобы энергии хватало намного и надолго. Для этого планируют использовать специальные конденсаторы, которые смогут накапливать большое количество электроэнергии, а расходовать ее постепенно. Ближайший год ученые будут дорабатывать проект в рамках выигранного гранта.

— Наша цель, конечно, использовать плитку как полноценный источник энергии вместо солнечных батарей или ветрогенераторов. Уже сейчас есть запросы не только из Самары, плиткой заинтересовались в Санкт-Петербургском метрополитене, — признали специалисты. — Она отлично будет работать, например, на детских площадках, где ребята активно бегают и прыгают, у исторических и культурных объектов, как часть архитектурной подсветки. Мы понимаем, как это можно сделать, и для этого у нас есть отличная команда.

В планах стать резидентами технопарка «Жигулевская долина», чтобы производить небольшие партии кинетических плиток. Технопарк располагает большой инфраструктурой и необходимыми возможностями для этого. Удобно, что все комплектующие отечественные.