Tijdens een reis om haar grootouders op het platteland van India te bezoeken, merkte Maanasa Mendu iets op dat thuis niet gebeurde. De lichten gingen uit. Veel. Bijna elke dag, om zes uur, zou de stroom uitvallen in een poging de macht te verdelen. Het is een bekend probleem daar; de term "energiecrisis" wordt vaak gebruikt.
"Voor mij is het verschrikkelijk, omdat ik geen toegang heb tot verlichting of airconditioning, " zegt ze. “Maar ik besefte dat voor bijna 1, 2 miljard mensen op de wereld dit soort duisternis een realiteit voor hen is. En ze gebruiken nog steeds kerosineverlichting. "
Daarom bouwde Mendu een prototype van een apparaat voor het verzamelen van hernieuwbare energie, HARVEST genaamd, dat de vorm van een boom nabootst (hoewel veel kleiner) en piëzo-elektrische energieoogstmachines gebruikt om stroom van wind en regen op te vangen.
Vorige week werd Mendu, die nu een negende klasser is in Mason, Ohio, uitgeroepen tot winnaar, van negen andere finalisten, van de 2016 Young Scientist Challenge, een nationale wetenschapswedstrijd voor cijfers 5-8 met een prijs van $ 25.000.
Als dat een beetje klinkt als een realityshow, kan dat zijn omdat het werd georganiseerd door 3M in samenwerking met Discovery Education.
"Ik denk dat dit echt die magie verpersoonlijkt die gebeurt wanneer je jonge mensen kansen biedt om hun ideeën echt in praktijk te brengen", zegt Lori McFarling, een senior vice-president van Discovery Education die helpt de uitdaging aan te gaan.
Dit gaat niet alleen over het vieren van een kind dat een geweldig wetenschappelijk beursproject heeft. Het apparaat van Maanasa toont echte innovatie. Het is niet alleen ontworpen om een reëel probleem op te lossen, maar ook om nuttig en aanpasbaar te zijn waar het probleem zich voordoet. Als finalist in de competitie heeft Mendu haar apparaat vier maanden lang grondig getest en verfijnd met de hulp van een mentor van 3M, senior productontwikkelingsingenieur Margaux Mitera.
Mendu werkte al een paar jaar met piëzo-elektrische materialen - die elektriciteit opwekken uit mechanische energie - en betrad zowel haar 7e als 8e klas wetenschapsbeurzen met piëzo-elektrische projecten. Ze merkte op dat de manier waarop de stengels van bladeren aan bomen dobberden vergelijkbaar was met het soort flex dat piëzo-elektrische oogstmachines aandrijft. Dus bouwde ze een nepboom, een kleine structuur met piëzo-elektrische stengels en piepschuimbladeren, en maakte een instapvideo voor de Young Scientist-wedstrijd.
Mendu praat snel en gebruikt veel technische termen. Ze volgt gevorderde lessen in wetenschap en wiskunde en doet extracurriculaires zoals Science Olympiade. Ze gaat naar middelbare scholen om experimenten en demonstraties voor de studenten daar te doen.
Maar de wedstrijd Young Scientist was veel dieper en uitdagender. Ze bracht twee tot drie uur per dag door, in de zomer, om te leren over hernieuwbare energiebronnen, elektrotechniek, prototyping en meer.
"Ze heeft al deze geweldige ideeën, en deze passie en drive om al deze dingen te doen", zegt mentor Mitera. "Waar ik haar mee kon helpen, was haar helpen haar verhaal te vertellen over hoe het beter, anders of verder gaat dan wat sommige van de bestaande hernieuwbare energiebronnen tegenwoordig zijn."
Een plastic waterfles in het midden zorgt voor de structuur en drie vleugels steken er vanaf. Deze bootsen de bladeren van een boom na, trillen in wind of regen en voeden de piëzo-elektriciteit. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) Na de praktische vereisten van een hernieuwbare energiebron te hebben besproken, besloot Mendu flexibele zonnecellen in het apparaat te integreren. Nu lijkt het op een raket. Een plastic waterfles in het midden zorgt voor de structuur en drie vleugels steken er vanaf. Deze bootsen de bladeren van een boom na, trillen in wind of regen en voeden de piëzo-elektriciteit. Maar nu zijn de bladeren gemaakt van zonnefolie, een organische fotovoltaïsche van 3M, die Mendu in hetzelfde circuit heeft aangesloten om de stroom te verhogen. Piëzo-elektriciteit is een goede spanningsbron, maar biedt weinig stroom en fotovoltaïsche cellen kunnen dat aanvullen. De piëzo-elektrische oogstmachines activeren in de regen en wind, de zonnefolie in de zon. Het apparaat kan bijna overal hangen en Mendu heeft met succes een iPhone 5 opgeladen en een LED-lamp van 15 watt aangestuurd.
De bladeren zijn in dit geval veel belangrijker dan de stam. Mendu zegt dat de kleine structuren afzonderlijk, als modulaire, aanpasbare bladachtige aanhangsels, op gebouwen of andere structuren kunnen worden geplaatst.
De bladeren zijn gemaakt van zonnefolie, een organische fotovoltaïsche van 3M, die Mendu in hetzelfde circuit heeft aangesloten om de stroom te verhogen. Piëzo-elektriciteit is een goede spanningsbron, maar biedt weinig stroom en fotovoltaïsche cellen kunnen dat aanvullen. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) "Ik wil echt de toepassing ervan op mogelijk het oppervlak van gebouwen in stedelijke gebieden zien om de groene energieoogst te integreren in onze stedelijke omgeving of in landelijke gebieden om een gelokaliseerde krachtbron van stroom te voorzien in noodsituaties of in ontwikkelingslanden, " zegt ze.
Misschien komt ze dan bij een aantal van haar andere projecten - een ontziltingssysteem voor waterzuivering met omgekeerde osmose of piëzo-elektrische oogstapparatuur in banden.
"Er zijn zoveel problemen in onze wereld", zegt ze. "Als je de tijd neemt om ernaar te kijken, heb je zoveel ideeën."
