På en tur for at besøge sine bedsteforældre i det landlige Indien, bemærkede Maanasa Mendu noget, der ikke skete derhjemme. Lysene slukkede. En masse. Næsten hver dag, klokken seks, blev strømmen slukket i et forsøg på at distribuere magten. Det er et velkendt emne der; udtrykket ”energikrise” bruges ofte.
”For mig er det forfærdeligt, da jeg ikke har adgang til belysning eller aircondition, ” siger hun. ”Men jeg indså, at for næsten 1, 2 milliarder mennesker i verden er denne type mørke en realitet for dem. Og de bruger stadig petroleumbelysning. ”
Så Mendu byggede en prototype til vedvarende energi til opsamling af enhed kaldet HARVEST, som efterligner formen på et træ (dog meget mindre) og bruger piezoelektrisk energi høstere til at fange kraft fra vind og regn.
I sidste uge blev Mendu, der nu er niendeklassing i Mason, Ohio, udnævnt til vinder af ni andre finalister af Young Scientist Challenge 2016, en national videnskabskonkurrence for lønklasse 5-8, der kommer med en $ 25.000-pris.
Hvis det lyder lidt som et reality show, kan det skyldes, at det blev hostet af 3M i partnerskab med Discovery Education.
”Jeg tror, at dette virkelig personificerer den magi, der sker, når man giver unge mennesker mulighed for virkelig at omsætte deres ideer til handling, ” siger Lori McFarling, senior vice president for Discovery Education, der hjælper med at køre udfordringen.
Dette handler ikke kun om at fejre et barn, der har et fantastisk videnskabsmesse-projekt. Maanasas enhed viser reel innovation. Det er designet ikke blot til at løse et ægte problem, men også være nyttigt og tilpasningsdygtigt, hvor problemet opstår. Som finalist i konkurrencen tog Mendu sit udstyr gennem fire måneders streng test og forfining med hjælp af en mentor fra 3M, senior produktudviklingsingeniør Margaux Mitera.
Mendu havde arbejdet med piezoelektriske materialer - dem, der genererer elektricitet fra mekanisk energi - i et par år, hvor de kom ind på hendes 7. og 8. klasse videnskabsmesser med piezoelektriske projekter. Hun bemærkede, at den måde, hvorpå stænglerne af blade løber på træer, svarede til den slags bøjle, der driver piezoelektriske høstere. Så hun byggede et spottræ, en lille struktur med piezoelektriske stængler og Styrofoam-blade og lavede en indgangsvideo til Young Scientist-konkurrencen.
Mendu taler hurtigt og bruger en masse tekniske udtryk. Hun tager avancerede klasser i naturvidenskab og matematik og laver ekstraundervisning som Science Olympiad. Hun går på mellemskoler for at lave eksperimenter og demonstrationer for de studerende der.
Men Young Scientist-konkurrencen var langt mere dybtgående og udfordrende. Hun brugte to til tre timer om dagen i løbet af sommeren på at lære om vedvarende energikilder, elektroteknik, prototype og mere.
”Hun har alle disse gode ideer og denne lidenskab og drivkraft for at gøre alle disse ting, ” siger mentor Mitera. ”Hvad jeg kunne hjælpe hende med, var at hjælpe hende med at fortælle sin historie om, hvordan det er bedre, anderledes eller gå ud over, hvad nogle af de eksisterende vedvarende energikilder er i dag.”
En plastikflaske i midten giver strukturen, og tre vinger strækker sig ud af den. Disse efterligner bladene på et træ, vibrerer i vind eller regn og driver piezoelektrikken. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) Efter at have drøftet de praktiske krav fra en vedvarende energikilde, besluttede Mendu at integrere fleksible solceller i enheden. Nu ligner det en raket. En plastikflaske i midten giver strukturen, og tre vinger strækker sig ud af den. Disse efterligner bladene på et træ, vibrerer i vind eller regn og driver piezoelektrikken. Men nu er bladene lavet af solfolie, en organisk fotovoltaik fra 3M, som Mendu ledede i det samme kredsløb for at øge strømmen. Piezoelektrik er en god kilde til spænding, men tilbyder lidt strøm, og fotovoltaik kan hjælpe med at supplere det. De piezoelektriske høstmaskiner aktiverer i regn og vind, solfolien i solen. Enheden kan hænge næsten overalt, og Mendu har med succes opladt en iPhone 5 og drevet en 15-watts LED-pære.
Bladene er i dette tilfælde langt vigtigere end bagagerummet. Mendu siger, at de små strukturer kunne placeres individuelt som modulære, tilpasselige bladlignende vedhæng, på bygninger eller andre strukturer.
Bladene er lavet af solfolie, en organisk fotovoltaik fra 3M, som Mendu ledede i det samme kredsløb for at øge strømmen. Piezoelektrik er en god kilde til spænding, men tilbyder lidt strøm, og fotovoltaik kan hjælpe med at supplere det. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) ”Jeg vil virkelig se dens anvendelse på muligvis overfladen af bygninger i byområder for at integrere grøn energi høst i vores bymiljø eller i landdistrikter til at få en lokal strømkilde i nødsituationer eller i udviklingslande, ” siger hun.
Måske vil hun komme til nogle af sine andre projekter - et afsaltningsanlæg til omvendt osmose-vandrensning eller piezoelektriske høsteanordninger, der er indkapslet i dæk.
”Der er så mange problemer i vores verden, ” siger hun. ”Hvis du bare tager dig tid til at se på dem, har du så mange ideer.”
