Científicos de la Universidad de Manchester en el Reino Unido han creado banderas que pueden generar energía eléctrica a partir de la energía eólica y solar utilizando tiras piezoeléctricas flexibles y células fotovoltaicas flexibles.
Las bandas piezoeléctricas permiten que la bandera genere energía a través del movimiento, mientras que la energía fotovoltaica es el método más conocido para aprovechar la energía eléctrica mediante el uso de células solares. El estudio, realizado por investigadores de la Universidad de Manchester, es el más avanzado de su tipo hasta la fecha y el primero en cosechar simultáneamente las energías eólica y solar utilizando banderas invertidas. La investigación ha sido publicada en la revista Applied Energy.
Las banderas de recolección de energía recientemente desarrolladas son capaces de alimentar sensores remotos y dispositivos electrónicos portátiles a pequeña escala que se pueden usar para la detección ambiental, por ejemplo, para controlar la contaminación, los niveles de sonido y el calor.
El objetivo del estudio es permitir soluciones de recolección de energía baratas y sostenibles que puedan implementarse y dejarse para generar energía con poca o ninguna necesidad de mantenimiento. La estrategia se conoce como “despliegue y olvido” y es el modelo anticipado que las denominadas ciudades inteligentes adoptarán al usar sensores remotos.
“Bajo la acción del viento, las banderas que construimos se doblan de lado a lado de manera repetitiva, también conocidas como Oscilaciones de Ciclo Límite”, dijo Jorge Silva-Leon, de la Escuela de Ingeniería Mecánica, Aeroespacial y Civil de Manchester y autor principal. de El estudio. “Esto los hace perfectamente adecuados para la generación de energía uniforme a partir de la deformación de materiales piezoeléctricos. Simultáneamente, los paneles solares aportan un doble beneficio: actúan como una masa desestabilizadora que desencadena la aparición de movimientos de aleteo a velocidades de viento más bajas y, por supuesto, pueden generar electricidad a partir de la luz ambiental”.
La Dra. Andrea Cioncolini, coautora del estudio, agregó que las energías eólica y solar suelen tener intermitencias que tienden a compensarse entre sí. El sol no suele brillar durante las tormentas, mientras que los días tranquilos con poco viento suelen asociarse con el sol brillante. Esto hace que las energías eólica y solar sean particularmente adecuadas para la cosecha simultánea, con el fin de compensar su intermitencia.
El equipo utilizó y desarrolló técnicas de investigación únicas, tales como imágenes de video rápidas y seguimiento de objetos con análisis de datos avanzados para probar que sus banderas funcionaron.
Las cosechadoras desarrolladas se probaron a velocidades del viento que varían desde 0 m / s (calma) hasta aproximadamente 26 m / s (tormenta / tormenta) y 1,8 kLux Exposición a la luz constante, simulando un amplio rango de condiciones ambientales. Bajo estas condiciones de operación, se generaron salidas de potencia totales de hasta 3-4 milivatios.
“Nuestras banderas piezo / solares invertidas fueron capaces de generar suficiente energía para una gama de sensores y dispositivos electrónicos de baja potencia que operan en el rango de potencia de micro vatios a milivatios dentro de una serie de posibles aplicaciones prácticas en aviónica, ubicaciones remotas en tierra y mar y ciudades inteligentes ”, dijo la Dra. Mostafa Nabawy, coautora del estudio. “Esperamos desarrollar aún más el concepto para admitir aplicaciones que demandan más potencia, como una estación de carga de generación de energía ecológica para dispositivos móviles”.
Según el coautor, el Dr. Alistair Revell, los investigadores actualmente están utilizando un nuevo marco computacional para el modelado y la simulación desarrollado en la Universidad de Manchester, basándose en una larga tradición de Dinámica de Fluidos Computacional en el grupo. El uso de computadoras para modelar interacciones de estructura fluida se conoce cada vez más como ingeniería virtual y desempeña un papel clave en el desarrollo de dispositivos al reducir la cantidad de modelos que necesitan ser fabricados y probados físicamente. Esta técnica es particularmente importante para problemas de ingeniería como esta, que involucran el fuerte acoplamiento de diferentes sistemas mecánicos; ya que en estos casos, el espacio de parámetros es muy grande y puede ser difícil de explorar completamente solo con las pruebas físicas.
