de la pașii noștri până la apăsarea butonului, oamenii cheltuiesc constant energie, iar cercetătorii folosesc aceste mișcări pentru a alimenta lumea din jurul nostru.
recoltarea energiei din împrejurimile sau activitățile cuiva, mai degrabă decât de la o baterie sau o priză de perete, are câteva avantaje cheie: sursele de energie electrică sunt gratuite, iar dispozitivele sunt mai mobile. Acest lucru este deosebit de util pentru electronica medicală, cum ar fi pompele de insulină și stimulatoarele cardiace. Recoltatoarele de energie ar putea prelungi, de asemenea, durata de viață a bateriei în smartphone-uri și laptopuri.
ideea nu este nouă. Radiourile de cristal, de exemplu, există de la începutul secolului 20 și nu au nevoie de o sursă de energie dedicată, deoarece elimină electricitatea din undele radio. Dar strategiile actuale de recoltare a energiei nu sunt foarte eficiente, iar energia din mediul nostru este difuzată pe scară largă, ceea ce înseamnă că sunt necesare lumini puternice, pante mari de temperatură sau plimbări lungi și rapide pentru a produce o cantitate apreciabilă de energie, care poate încă nu este foarte mare.
acum, cercetătorii descoperă noi modalități de a crește eficiența recoltei și de a reduce costurile. Dezvoltatorii fac, de asemenea, electronice care utilizează mult mai puțină energie, astfel încât într-o zi telefonul dvs. să poată rula pe foșnetul din buzunar și câteva atingeri ale degetelor atunci când efectuați un apel.
la Laboratorul Național Lawrence Berkeley, oamenii de știință au demonstrat luna trecută un dispozitiv care folosește viruși pentru a traduce presiunea în electricitate. Dispozitivul se bazează pe Piezoelectricitate, un fenomen în care o sarcină electrică este produsă într-un material atunci când este deformată mecanic sau stresată. În acest caz, echipa a folosit un virus M13 proiectat care infectează de obicei bacteriile pentru a face materialul.
distracția începe de la 50 nanoampi
dispozitivul poate produce 6 nanoampi de curent și 400 milivolți de potențial, aproximativ un sfert din puterea unei baterii triple-A și suficient pentru a activa scurt un mic afișaj monocrom cu cristale lichide cu un generator de dimensiuni de centimetru pătrat atunci când este apăsat. Cercetătorii și-au publicat raportul în Nature Nanotechnology.
Ramamoorthy Ramesh, cercetător în Divizia de științe a materialelor de la LBNL și unul dintre coautorii Raportului, a explicat că virușii se pot reproduce singuri și pot forma structuri la scară nanometrică pe cont propriu, făcându-le o alternativă atractivă la costuri reduse la dispozitivele piezoelectrice convenționale, care pot utiliza substanțe chimice scumpe sau toxice. Materialul virusului poate fi, de asemenea, pulverizat pe o suprafață, transformând potențial orice perete sau podea într-o mașină de recoltat energie din pași și vibrații.
chiar acum, generatorul de virus este prea slab pentru a oferi orice putere practică, deși cercetătorii fac îmbunătățiri și spun că nu sunt departe de un produs util.
„dacă ajungem la 50 la 70, atunci este timpul rock’ n ‘ roll. Atunci este foarte distractiv”, a spus Ramesh.
cercetătorii din Regatul Unit au dezvoltat, de asemenea, recent un generator piezoelectric, o proteză pentru genunchi care scutură electronii de la mers. Pe măsură ce genunchiul purtătorului se îndoaie, patru palete metalice din dispozitiv sunt „smulse”, care apoi vibrează ca o coardă de chitară și produc electricitate.
în prezent, dispozitivul produce aproximativ 2 miliwați de putere, dar cercetătorii se așteaptă să ajungă la 30 de miliwați cu câteva modificări.
Michele Pozzi, cercetatorul principal al proiectului si cercetator in domeniul recoltarii energiei la Scoala de Stiinte Aplicate de la Universitatea Cranfield, a declarat intr-un comunicat ca se asteapta ca dispozitivul sa coste 10 dolari pe unitate atunci cand productia este accelerata. Rezultatele au fost publicate la începutul acestei luni în materiale și structuri inteligente.
dar poate alimenta un televizor?
totuși, chiar și cu mașinile de recoltat energie de pe piață, marele obstacol este obținerea unei cantități suficiente de energie electrică utilizabilă pentru a alimenta un senzor, o lampă sau un ecran. Aceasta înseamnă producerea mai multă energie electrică decât are nevoie dispozitivul, astfel încât să aibă suficient pentru a stoca și a rămâne în mod constant operațional.
„în unele cazuri, este posibil să recoltați doar un microwatt sau cam așa ceva”, a spus David Freeman, tehnolog șef în grupul power supply solutions de la Texas Instruments. „Dacă dispozitivul dvs. necesită un microwatt, nu faceți nimic pentru nimeni.”
pentru Texas Instruments, soluția este de a face dispozitivele care utilizează mai puțină energie electrică, precum și de a face secerătorii mai eficienți.
„doar în ultimii trei, patru sau cinci ani a fost raportată suficientă energie electrică pentru a fi utilă și energia dispozitivelor a fost suficient de scăzută pentru a funcționa”, a spus Freeman.
o utilizare potențială pentru mașini de recoltat este construirea de senzori care pot monitoriza calitatea aerului. Operatorii pot colecta fără fir aceste informații pentru a-și încălzi sau răci eficient spațiile. „Ținta pentru majoritatea acestor aplicații este „peel-and-stick”, a explicat Freeman, menționând că cea mai bună locație pentru un senzor poate fi departe de orice cablaj electric. Astfel de locații pot fi, de asemenea, greu de accesat, astfel încât schimbarea frecventă a bateriei ar fi prea incomodă, făcându-le utilizări ideale pentru mașini de recoltat.
în acest scop, compania produce circuite integrate și microprocesoare care au nevoie de mult mai puțină energie.
„fiecare generație folosește mai puțină energie decât generația anterioară”, a spus Freeman. „Pe măsură ce continuăm să împingem puterea necesară acestor dispozitive, atunci face piesa de recoltare mai practică.”
potrivit lui Freeman, tehnologia dominantă de recoltare este panourile fotovoltaice mici, deoarece recoltoarele vibraționale și radio nu captează încă suficientă energie pentru a rula atât senzorul, cât și transmițătorul. Compania a realizat recent un prototip de tastatură wireless care funcționează cu iluminare interioară, cu o durată de viață a bateriei care se potrivește cu durata de funcționare a dispozitivului, aproximativ trei până la cinci ani. În plus, Texas Instruments dezvoltă senzori pentru monitorizarea echipamentelor industriale și a drumurilor, unde frecvențele regulate de mișcare pot fi mai potrivite pentru recoltatoarele vibraționale.
retipărit de la Climatewire cu permisiunea mediului & Energy Publishing, LLC. www.eenews.net, 202-628-6500