Els tsunamis, els huracans i la meteorologia marítima es controlen mitjançant sensors i altres dispositius que s'instal·len a diferents plataformes dels mars i oceans per ajudar a prevenir a les comunitats costaneres. Però, cal estar pendents de les bateries per garantir que la informació que capten es possible enviar. Sense energia, aquests sensors oceànics no poden recollir dades, la qual cosa comporta problemes de seguretat per a les comunitats costaneres que depenen d'aquesta informació meteorològica marítima. Altrament, substituir les bateries és car.
S'està treballant des de la Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) amb el desenvolupament d'un nou nanogenerador triboelèctric cilíndric (TENG), com una petita central elèctrica que converteix l'energia de les ones en electricitat per alimentar aquest dispositius al mar. Les versions més grans d'aquest generador es podrien utilitzar per alimentar sistemes d'observació i comunicacions oceàniques per satèl·lit, inclosa la telemetria.
Els TENG són de baix cost, lleugers i poden convertir de manera eficient les ones lentes, uniformes o aleatòries en energia, cosa que els fa especialment adequats per alimentar dispositius ala mars oberts on el monitoratge i l'accés són difícils i costosos.
Aquest disseny utilitza imants col·locats amb cura per convertir l'energia de manera més eficient que altres TENG cilíndrics i per transformar millor les ones en electricitat. Fins ara, el prototip ha estat capaç de produir prou electricitat per alimentar un transmissor acústic, un tipus de sensor que sovint s'inclou a les plataformes d'observació oceànica que es pot utilitzar per a comunicacions. Aquesta és aproximadament la mateixa quantitat d'electricitat que es necessita per alimentar una lampada LED.
Una forma d'entendre l'efecte triboelèctric, es quan es pateix una descàrrega d'electricitat estàtica. Un TENG cilíndric està format per dos cilindres imbricats amb el cilindre interior girant lliurement. Entre els dos cilindres hi ha tires de pell artificial, elèctrodes d'alumini i un material similar al tefló anomenat etilè fluorat (FEP). A mesura que el TENG roda per la superfície d'una onada oceànica, els elèctrodes de pell artificial i d'alumini d'un cilindre freguen contra el material FEP de l'altre cilindre, creant electricitat estàtica que es pot convertir en energia. Com més es mou un TENG cilíndric, més energia genera. És per això que quan hi han ones freqüents poden generar més energia i constant.
Actualment, el prototip produir prou potència per fer funcionar petits dispositius electrònics, com sensors de temperatura i transmissors acústics. A mesura que l'equip itera en el seu disseny per fer-ne un ús comercial, s'espera que el FMC-TENG produeixi prou potència per fer funcionar una plataforma sencera de monitorització que inclogui diferents sensors i els equips de comunicacions per satèl·lit.
Aquest disseny és únic perquè hi ha molt pocs convertidors d'energia d'ona que siguin eficients i capaços de generar una potència significativa a partir de les ones oceàniques quan aquestes són de baixa freqüència. Aquest tipus de generador podria alimentar boies que podrien integrar matrius de sensors per fer un seguiment del mar, vent i clima.
Font: Hyunjun Jung et al, Nanogenerador triboelèctric cilíndric multiplicat per freqüència per recollir energia d'ones de baixa freqüència per alimentar el sistema d'observació oceànica, Nano Energy (2022). DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107365
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada