Cómo podemos obtener energía a partir de las vibraciones

AdaptivEnergy ha desarrollado soluciones de energy harvesting diseñadas para convertir la energía mecánica disponible - vibraciones, impactos, y fuerza - en energía eléctrica utilizable. Esta tecnología permite que una aplicación obtenga energía por si misma en ambientes donde las baterías o la red eléctrica son la única alternativa. Usando la energía que se produce gratuitamente en las vibraciones conseguiremos que la aplicación sea independiente de la vida útil de las baterías y de la red eléctrica. El resultado es un producto autónomo de larga duración con costes de instalación y mantenimiento más bajos.

La clave de una fuente de energía renovable libre de mantenimiento paa una aplicación dada depende del ambiente de aplicación. Las propiedades electrostáticas (RF), térmicas, luz (solar) y vibratorias (mecánicas) de un producto de microelectrónica todos proporcionan oportunidades para una larga vida sin necesidad de energía suplementaria.

¿De dónde podemos obtener energía a partir de las vibraciones?

Hay tres categorías principales de fuentes de vibración, las cuales resumimos a continuación:

• Aplicaciones industriales: Típicamente podemos tomar ventaja de vibraciones de "frecuencia fija" ya que los motores y las bombas producen armónicos vibratorios de su frecuencia (por ejemplo, 60 Hz en Estados Unidos y 50 Hz en Europa). Esto significa que una desproporcionada cantidad de energía mecánica está disponible para que harvesting ocurra dentro de un estrecho rango de frecuencias conocidas.
• Aplicaciones estructurales: Son aplicaciones con amplitud de vibración más baja (tanto nivel G como desplazamiento) que las otras categorías.
• Aplicaciones vehiculares: Tienden a tener vibraciones más aleatorias que las otras categorías. Aunque casi todas las aplicaciones proporcionan amplitudes de vibración significativas y niveles G para energy harvesting, esta energía está disponible de una forma más aleatoria en amortiguadores/superficies rugosas/frecuencias dinámicas que otras frecuencias de interés.

Por supuesto, hay excepciones a cada una de las principales categorías - por ejemplo, los motores de velocidad variable que funcionan en AC o DC no muestran las mismas características vibratorias que una bomba o motor de velocidad fija. Las aplicaciones aeroespaciales típicamente producen su energía mecánica a frecuencias más altas que las aplicaciones basadas en camión. Los contenedores de carga a menudo muestran vibraciones que imitan las de los vehículos de transporte y además proporcionan nuevos modos de vibraciones basados en el diseño estructural.

Ejemplos de equipos comerciales Veamos algunas funcionalidades de módulos comerciales de harversters producidos por la firma AdaptivEnergy.

• JTF-060E5: Módulo diseñado para aplicaciones con un contenido de vibración de 60 Hz. Este módulo tiene aplicaciones en ambientes tales como motores, bombas, transformadores, ventiladores, etc., y está disponible con una batería recargable (recargada por el harvester) o libre de batería y almacenamiento capacitivo.
• JTF-050e5: Idéntico al anterior pero diseñado para frecuencias de vibración de 50 Hz.
• JTF-120e5: Los ensayos de campo han demostrado que muchas aplicaciones industriales presentan una densidad de potencia vibratoria superior a 2x la frecuencia de transmisión - a una frecuencia conocida como 2º armónico. Este módulo obtiene energía de forma más eficiente del 2º armónico.
• JTRA-e5mini: Módulo diseñado para trabajar con eficiencia en un amplio espectro de aplicaciones del sector del transporte.

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