برای اولین بار در کشور:

تولید انرژی الکتریکی از حرکت انسان به روش الکترومگنتیک و پیزوالکتریک

هدف در این پروژه بررسی علمی و طراحی برداشت کننده ای می باشد که با استفاده از آن بتوان از حرکت انسان مانند قدم زدن، انرژی الکتریکی تولید کرد.

 به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از کردستان؛ با توجه به نیاز روزافزون به منابع انرژی و کاهش منابع سوخت فسیلی ، ضرورت سالم نگهداشتن محیط زیست، کاهش آلودگی هوا ، محدودیتهای برق رسانی و تامین سوخت برای نقاط دور افتاده سبب شده تا همیشه استفاده از روش­ها و منابع نوین انرژی مورد توجه قرار گیرد، بنابراین تحقیقات فراوانی در زمینه منابع جدید انرژی تا به حال صورت گرفته است. امروزه با پیشرفت علم الکترونیک، وسائل الکترونیکی با توان مصرفی کمتر و حجم کوچک­تر ساخته می­شوند. همین امر به نوبه خود سبب شده تا روشهایی همچون برداشت انرژی، که میزان تولید انرژی کمتری دارند نیز مورد توجه قرار گیرد.

آرش عفیفی کارشناس ارشد مکانیک با بهره گیری از علوم دینامیک حرکتی اقدام به تولید انرژی الکتریکی کرد. برداشت انرژی، یکی از روش­های پدیدار شده­ی تکنولوژی در قرن بیست و یکم می­باشد. برداشت انرژی، اصطلاحی است که مربوط به جمع آوری انرژی از محیط است و با کمک آن، انرژی­هایی را که به هر حال به گرما تبدیل می­شوند، جمع آوری می­کنند. برداشت انرژی را می­توان جمع آوری انرژی­های طبیعی محلی در درسترس، برای استفاده محلی تعریف نمود.

با توجه به نیاز بشر به انرژی و محدودیت منابع انرژی، چه منابع جدیدی را می توان بدست آورد؟

وی افزود؛ در پیرامون ما، انرژی های قابل توجهی در حال هدر رفت است. آیا می توان این انرژی ها را مجدداً به چرخه مصرف آورد؟

با توجه به پیشرفت دستگاه های کوچک الکترونیکی مانند موبایل و ... و همچنین استفاده دایم از آن ها با چه روشی می توان آن ها را از تامین انرژی به وسیله باتری بی نیاز کرد؟

ضرورت انجام چنین تحقیقی چه بود؟

عفیفی در ادامه عنوان کرد؛ هدف از برداشت انرژی، جمع­آوری انرژی­های محیطی، و تبدیل آن­ها به انرژی الکتریکی است. که در اکثر موارد، این انرژی­های محیطی، در حال اتلاف می­باشند. برداشت انرژی روشی برای صرفه­جویی در مصرف انرژی و حفظ محیط­زیست است. به طور سنتی برای تأمین توان سیستم­های الکترونیکی، از باتری استفاده می­شود. از یک طرف باتری ها بخش مهمی از زباله های غیر قابل تجزیه در محیط زیست هستند. همچنین روند تولید آن ها نیز باعث آلودگی محیط زیست می شود. از طرف دیگر باتری­ها عمر محدودی دارند و باید تعویض شوند. در بعضی موارد تعویض باتری امری دشوار یا غیر ممکن است. برای مثال می­توان به ردیاب­های نصب شده بر روی حیوانات در مسائل تحقیقاتی، سنسورهای نصب شده بر روی پل­ها و یا نقاط دور از دسترس، تجهیزات الکترونیکی نظامی و... اشاره کرد. در این موارد دستگاه­های برداشت انرژی جایگزین مناسبی برای باتری­های سنتی هستند.

با حفظ شرایط و ابعاد برابر، برای برداشت کننده­های حرکتی، بازده و میزان انرژی قابل برداشت به صورت تئوری و عملی بررسی شده است. در بین سه روش برای برداشت انرژی حرکتی، روش الکترواستاتیک بهره کافی را ندارد. دو روش پیزوالکتریک و الکترومگنتیک توان تولیدی قابل قبولی دارند و تحقیقات در این زمینه امید بخش  هستند.

غفیفی افزود؛ مزیت هایی که سیستم های برداشت انرژی دارند، سبب شده است تا تحقیقات گسترده در این زمینه صورت گیرد. که مهم ترین آن ها عبارتند از:

سیستم های برداشت انرژی فاقد دور ریز و زباله می­باشند. استفاده از برداشت کننده انرژی به جای باتر­های سنتی سبب می­شود تا زباله های مربوط به بخش باتری­ها کاهش یابد. که این امر سبب کاهش آلودگی محیط زیست می­شود.

از آن­جایی که منبع تولید انرژی در سیستم­های برداشت انرژی، انرژی های در حال اتلاف محیطی می­باشد، باگسترش دستگاه های برداشت انرژی می­توان تا حد قابل مشاهده­ای در مصرف انرژی (از قبیل انرژی­های فسیلی و الکتریکی و...) صرفه جویی کرد.

برداشت کننده انرژی برای مصرف کننده­های الکتریکی مانند ربات­ها، ردیاب­ها، نیروهای نظامی و... که امکان تعویض و یا شارژ منبع انرژی الکتریکی آن­ها امکان پذیر نیست، مناسب و ضروری است.

یک سیستم برداشت انرژی حرکتی، در واقع یک سیستم ارتعاشاتی است که از قوانین ارتعاشاتی پیروی می کند که می تواند یک سیستم یک یا چند درجه آزادی باشد. هنگامی که یک سیستم برداشت انرژی از روش الکترومغناطیس بهره ببرد، پارامترهای الکترومغناطیسی مانند میدان مغناطیسی، طول سیم، و سرعت نسبی میدان و سیم در میزان کارایی برداشت کننده بسیار مؤثر خواهد بود. همچنین باید به قانون لنز به عنوان یک مستهلک کننده هم توجه داشت.

بنابراین معادلات حاکم بر حرکت باید برای یک سیستم برداشت کننده انرژی به خوبی تبیین، و با پارامترهای الکترومغناطیس ترکیب شود. تا بتوان معادله کاملی برای حرکت یک سیستم برداشت کننده انرژی استخراج نمود.

بنابراین مدل شامل یک سیستم ارتعاشاتی یک یا چند درجه آزادی می باشد. این سیستم به همراه یک الکترومغناطیس، حرکت را به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. از طرفی می توان برای بهینه کردن سیستم، از مواد پیزوالکتریک نیز استفاده کرد.

 

سیستم برداشت انرژی و استفاده از روش الکترومگنت و مواد پیزوالکتریک، یک راه جدید برای دست یابی به انرژی مصرفی امروز بشر می باشد. با استفاده از سیستم برداشت انرژی، دیگر کاربر نیاز به شارژ باتری وسایل الکترونیکی خود مانند تلفن همراه و ... را ندارد. در هر نقطه ای می تواند با استفاده از انرژی های در حال اتلاف محیط، انرژی لازم مصرفی خود را تأمین کند.

 

 فنریت سیستم برداشت کننده انرژی به صورت خطی فرض می شود.

 

در انتها وی اضافه کرد؛ به طور سنتی برای تأمین توان سیستم­های الکترونیکی، از باتری استفاده می­شود. از یک طرف باتری ها بخش مهمی از زباله های غیر قابل تجزیه در محیط زیست هستند. همچنین روند تولید آن ها نیز باعث آلودگی محیط زیست می شود. از طرف دیگر باتری­ها عمر محدودی دارند و باید تعویض شوند. در بعضی موارد تعویض باتری امری دشوار یا غیر ممکن است.

برای مثال می­توان به ردیاب­های نصب شده بر روی حیوانات در مسائل تحقیقاتی، سنسورهای نصب شده بر روی پل­ها و یا نقاط دور از دسترس، تجهیزات الکترونیکی نظامی و... اشاره کرد. در این موارد دستگاه­های برداشت انرژی جایگزین مناسبی برای باتری­های سنتی هستند.

بنابراین با طراحی یک برداشت کننده انرژی می توان در هر زمینه ایی که نیاز به انرژی های الکتریکی کم باشد، از آن استفاده کرد. در واقع سیستم های برداشت انرژی جایگزین مناسبی برای باتری های امروزی هستند.

 

پایان خبر/

زمان انتشار: شنبه ۲۱ بهمن ۱۳۹۶ - ۰۷:۰۰:۰۰

شناسه خبر: 54047

دیدگاه ها و نظرات :
نام کامل وارد شود
دقیق و صحیح وارد شود
لطفا فارسی و خوانا باشد
captcha
ارسال
اشتراک گذاری مطالب