02 enero 2010

Energy harvesting con tecnología piezoeléctrica

Energy harvesting es el proceso por el cual una energía derivada de fuentes externas (ej. Solar, térmica, energía eólica, gradientes de salinidad, y energía cinética), es capturada y almacenada. Este término se aplica con frecuencia a las redes de sensores inalámbricos. El efecto piezoeléctrico convierte tensiones mecánicas en corriente o voltaje eléctrico. Estas tensiones pueden venir de fuentes muy diferentes. Movimiento humano, vibraciones sísmicas de baja frecuencia, y ruido acústico son algunos ejemplos. Excepto en raros ejemplos el efecto piezo eléctrico opera en corriente alterna y requiere entradas que varíen temporalmente a resonancias mecánicas que sean eficientes. La mayoría de las fuentes de electricidad piezoeléctricas producen energía del orden de milivatios, demasiado pequeña para la mayoría de las aplicaciones, pero suficiente para algunos dispositivos manuales. Una propuesta es que estos sistemas pueden utilizarse para dispositivos a micro-escala, tales como dispositivos harvesting micro-hydraulic energy. En este dispositivo, el caudal de fluido hidráulico impulsa un pistón recíproco, soportado por tres elementos piezoeléctricos que convierten las fluctuaciones de presión en corriente alterna. Los sistemas piezoeléctricos pueden convertir el movimiento del cuerpo humano en energía eléctrica. Defense Advanced Research Projects Agency ha desarrollado proyectos dirigidos a obtener energía del movimiento de brazo y pierna, impacto de los zapados y presión de la sangre para potencias de bajo nivel en sensores implantables o utilizables. Los nanobrushes del Dr. Zhong Lin Wang es otro ejemplo de un piezoelectric energy harvester. Pueden ser integrados en la ropa. También pueden integrarse en la ropa, utilizando cuidadosos diseños para minimizar el discomfort. El Vibration Energy Scavenging Project es otra iniciativa dirigida a obtener energía de las vibraciones y movimientos en el medio ambiente. Actualmente son muchas compañías las que ofrecen este tipo de generadores. Por ejemplo, Piezo Systems, Inc. Hemos revisado los generadores que ofrece esta compañía de Massachusetts. Se trata de un circuito Piezo Energy Harvesting que intermitentemnet o continuamente colecta energía con un generador piezo y eficientemente almacena su energía asociada a un banco de condensadores. Durante el proceso de carga, el voltaje del condensador se controla de forma continuada. Cuando alcanza los 5,2 V la salida del módulo permite suministrar energía a una fuente externa de carga. En este punto están disponibles 55 mJ de energía. Cuando la entrada de energía del generador es alta, el voltaje de salida queda ON de forma continua. El voltaje del condensador se queda fijo en 6,8 V si la demanda de potencia externa excede la generación, el voltaje de salida decrece. Cuando el voltaje de salida cae a 3,1 V, la potencia a las cargas se apaga y no se activa hasta que el condensador se ha recargado a 5,2 V. El circuito acepta voltajes de entrada de 0 V a ±500 V AC o DC y corrientes de entrada a 400 mA.
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