På en tur for å besøke besteforeldrene sine i det landlige India, la Maanasa Mendu merke til noe som ikke skjedde hjemme. Lyset gikk. Mye. Nesten hver dag, klokka seks, skulle strømmen kutte ut, i et forsøk på å fordele makten. Det er en kjent sak der; ofte brukes begrepet energikrise.
"For meg er det forferdelig siden jeg ikke har tilgang til belysning eller klimaanlegg, " sier hun. ”Men jeg innså at for nesten 1, 2 milliarder mennesker i verden, denne typen mørke er en realitet for dem. Og de bruker fortsatt parafinbelysning. ”
Så Mendu bygde en prototype for fornybar energiinnsamlingsenhet kalt HARVEST, som etterligner formen til et tre (selv om det er mye mindre) og bruker piezoelektriske energihøstere for å fange kraft fra vind og regn.
Forrige uke ble Mendu, som nå er niendeklassing i Mason, Ohio, kåret til vinneren, av ni andre finalister, av Young Scientist Challenge 2016, en nasjonal vitenskapskonkurranse for klasse 5-8 som kommer med en pris på $ 25.000.
Hvis det høres ut som et realityshow, kan det skyldes at det ble arrangert av 3M i samarbeid med Discovery Education.
"Jeg tror dette virkelig personifiserer den magien som skjer når du gir unge mennesker muligheter til å virkelig ta ideene sine ut i livet, " sier Lori McFarling, senior vice president i Discovery Education som hjelper deg med å løpe utfordringen.
Dette handler ikke bare om å feire et barn som har et flott naturfagprosjekt. Maanasas enhet viser ekte innovasjon. Det er designet ikke bare for å løse et reelt problem, men også være nyttig og tilpasningsdyktig der problemet oppstår. Som finalist i konkurransen tok Mendu enheten gjennom fire måneder med streng testing og foredling med hjelp av en mentor fra 3M, senior produktutviklingsingeniør Margaux Mitera.
Mendu hadde jobbet med piezoelektriske materialer - de som produserer elektrisitet fra mekanisk energi - i et par år, og kom inn på hennes vitenskapsmesser i 7. og 8. klasse med piezoelektriske prosjekter. Hun la merke til at måten stenglene av blader surret på trær var lik den typen bøy som driver piezoelektriske hogstmaskiner. Så hun bygde et hånetre, en liten struktur med piezoelektriske stengler og Styrofoam-blader, og lagde en inngangsvideo til Young Scientist-konkurransen.
Mendu snakker raskt og bruker mange tekniske termer. Hun tar avanserte klasser i naturfag og matematikk, og gjør ekstrafag som Science Olympiad. Hun går på ungdomsskoler for å gjøre eksperimenter og demonstrasjoner for elevene der.
Men konkurransen Young Scientist var langt mer dyptgående og utfordrende. Hun brukte to til tre timer per dag, over sommeren, på å lære om fornybar energi, elektroteknikk, prototyping og mer.
"Hun har alle disse gode ideene, og denne lidenskapen og drivkraften for å gjøre alle disse tingene, " sier mentor Mitera. "Det jeg kunne hjelpe henne med, var å hjelpe henne med å fortelle henne historien om hvordan det er bedre, annerledes eller gå utover hva noen av de eksisterende fornybare energikildene er i dag."
En plastflaske i midten gir strukturen, og tre vinger strekker seg ut av den. Disse etterligner bladene på et tre, vibrerer i vind eller regn, og driver piezoelektrikken. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) Etter å ha diskutert de praktiske kravene til en fornybar energikilde, bestemte Mendu seg for å integrere fleksible solceller i enheten. Nå ser det ut som en rakett. En plastflaske i midten gir strukturen, og tre vinger strekker seg ut av den. Disse etterligner bladene på et tre, vibrerer i vind eller regn, og driver piezoelektrikken. Men nå er bladene laget av solfolie, en organisk solcelleanlegg fra 3M, som Mendu koblet til den samme kretsen for å øke strømmen. Piezoelectrics er en god kilde til spenning, men tilbyr liten strøm, og fotovoltaikk kan bidra til å supplere det. De piezoelektriske høstingene aktiverer i regn og vind, solfolien i solen. Enheten kan henge nesten hvor som helst, og Mendu har ladet en iPhone 5, og drevet en 15-watts LED-pære.
Bladene, i dette tilfellet, er langt viktigere enn bagasjerommet. Mendu sier at de små strukturene kan plasseres individuelt, som modulære, tilpassbare bladlignende vedheng, på bygninger eller andre strukturer.
Bladene er laget av solfolie, en organisk solcellemasse fra 3M, som Mendu koblet inn i den samme kretsen for å øke strømmen. Piezoelectrics er en god kilde til spenning, men tilbyr liten strøm, og fotovoltaikk kan bidra til å supplere det. (Discovery Education 3M Young Scientist Challenge) "Jeg vil virkelig se dens anvendelse på muligens overflaten til bygninger i urbane områder for å integrere høsting av grønn energi i vårt urbane miljø eller i landlige områder for å gi en lokal strømkilde i nødssituasjoner eller i utviklingsland, " sier hun.
Kanskje da vil hun komme til noen av de andre prosjektene sine - et avsaltingssystem for vannrensing av omvendt osmose, eller piezoelektriske høstingsapparater plassert i dekk.
"Det er så mange problemer i verdenen vår, " sier hun. "Hvis du bare tar deg tid til å se på dem, har du så mange ideer."
