Σημαίες παράγουν ενέργεια από τον άνεμο και τον ήλιο (video)

Οι επιστήμονες του Πανεπιστήμιου του Μάντσεστερ, δημιούργησαν σημαίες που μπορούν να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας αιολική και ηλιακή ενέργεια και έχουν αναπτυχθεί χρησιμοποιώντας εύκαμπτες πιεζοηλεκτρικές ταινίες και ευέλικτα φωτοβολταϊκά κύτταρα.

Οι πιεζοηλεκτρικές ταινίες επιτρέπουν στη σημαία να παράγει ενέργεια μέσω της κίνησης, ενώ τα φωτοβολταϊκά είναι η πιο γνωστή μέθοδος για την αξιοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας με τη χρήση ηλιακών κυψελών.

Η μελέτη, που διεξάγεται από τους ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, είναι η πιο προηγμένη του είδους της μέχρι σήμερα και η πρώτη που συγκομίζει ταυτόχρονα τις αιολικές και τις ηλιακές ενέργειες χρησιμοποιώντας ανεστραμμένες σημαίες. Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Applied Energy.

Οι πρόσφατα αναπτυσσόμενες σημαίες συγκομιδής ενέργειας είναι ικανές να τροφοδοτούν απομακρυσμένους αισθητήρες και φορητά ηλεκτρονικά μικρής κλίμακας τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την περιβαλλοντική ανίχνευση, όπως για παράδειγμα την παρακολούθηση της ρύπανσης, των ηχητικών επιπέδων και της θερμότητας.

Στόχος της μελέτης είναι να βρεθούν λύσεις φθηνής και αειφόρου ενεργειακής συγκομιδής που μπορούν να αναπτυχθούν και να παραμείνουν για παραγωγή ενέργειας με ελάχιστη ή καθόλου ανάγκη για συντήρηση. Η στρατηγική είναι γνωστή ως “deploy-and-forget“, (αναπτύσσω και ξεχνώ), και αυτό είναι το αναμενόμενο για το μοντέλο που οι λεγόμενες έξυπνες πόλεις θα υιοθετήσουν όταν χρησιμοποιούν τηλεχειριστήρια.

Ο Jorge Silva-Leon, από τη Σχολή Μηχανικών, Αεροδιαστημικής και Πολιτικής Μηχανικής του Μάντσεστερ και επικεφαλής της μελέτης, σημειώνει: «Κάτω από τη δράση του ανέμου, οι σημαίες που χτίσαμε κάμπτουν από τη μια πλευρά στην άλλη με επαναλαμβανόμενο τρόπο, γνωστές και ως «Οριακές κυκλικές ταλαντώσεις». Αυτό το καθιστά ιδανικό για ομοιόμορφη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από την παραμόρφωση πιεζοηλεκτρικών υλικών. Ταυτόχρονα, οι ηλιακοί συλλέκτες φέρνουν διπλό όφελος: λειτουργούν ως μια αποσταθεροποιητική μάζα που ενεργοποιεί την εκκίνηση των κινήσεων πτερυγισμού σε χαμηλότερες ταχύτητες ανέμου και και φυσικά είναι σε θέση να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από το φως του περιβάλλοντος».

Ο Δρ Andrea Cioncolini, συν-συγγραφέας της μελέτης, πρόσθεσε: «Οι αιολικές και οι ηλιακές ενέργειες έχουν συνήθως διαλείψεις που τείνουν να αντισταθμίζουν η μια την άλλη. Ο ήλιος δεν λάμπει, (συνήθως), κατά τη διάρκεια θυελλωδών συνθηκών, ενώ οι ήρεμες μέρες με λίγο αέρα συνδέονται συνήθως με λαμπερό ήλιο. Αυτό κάνει τις αιολικές και ηλιακές ενέργειες ιδιαίτερα κατάλληλες για ταυτόχρονη συγκομιδή, με στόχο την αντιστάθμιση του διαλείμματος τους».

Η ομάδα χρησιμοποίησε και ανέπτυξε μοναδικές ερευνητικές τεχνικές, όπως η γρήγορη απεικόνιση εικόνων και η παρακολούθηση αντικειμένων με προηγμένη ανάλυση δεδομένων για να αποδείξουν ότι οι σημαίες τους δουλεύουν.

Οι ανεπτυγμένες συγκομιδές δοκιμάστηκαν σε ταχύτητες ανέμου που κυμαίνονται από 0 m/s (ήρεμη) έως περίπου 26 m/s (καταιγίδα / ολίσθηση) και 1,8 kLux σταθερή έκθεση φωτός, προσομοιάζοντας ένα ευρύ φάσμα περιβαλλοντικών συνθηκών. Υπό αυτές τις συνθήκες λειτουργίας, παρήγαγαν ενέργεια ισχύος μέχρι 3-4mW, (Το milliwatt (mW) ισούται με το ένα χιλιοστό (10-3) ενός watt).

Ο Δρ. Mostafa Nabawy, συν-συγγραφέας της μελέτης, επισημαίνει: «Οι πιεζοηλεκτρικές ανεστραμμένες σημαίες μας ήταν ικανές να παράγουν επαρκή ενέργεια για μια σειρά αισθητήρων χαμηλής ισχύος και ηλεκτρονικών συστημάτων που λειτουργούν στην περιοχή ισχύος μικρο-Watt έως milli-Watt εντός μιας σειράς από πιθανές πρακτικές εφαρμογές στην αεροηλεκτρονική, τις απομακρυσμένες χερσαίες και θαλάσσιες τοποθεσίες και τις έξυπνες πόλεις. Ελπίζουμε να αναπτύξουμε περαιτέρω την ιδέα για να υποστηρίξουμε πιο απαιτητικές εφαρμογές, όπως ένα σταθμό φόρτισης που παράγει οικολογική ενέργεια για κινητές συσκευές».

Ο Δρ. Alistair Revell, συν-συγγραφέας της εργασίας, υπογραμμίζει τις τρέχουσες και μελλοντικές κατευθύνσεις της έρευνας λέγοντας: «Χρησιμοποιούμε σήμερα ένα νέο υπολογιστικό πλαίσιο για τη μοντελοποίηση και την προσομοίωση που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, με βάση μια μακρά παράδοση της Υπολογιστικής Ρευστοδυναμικής στην ομάδα. Η χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών για τη μοντελοποίηση αλληλεπιδράσεων ρευστού-δομής αναφέρεται όλο και περισσότερο ως εικονική μηχανική, και διαδραματίζει βασικό ρόλο στην ανάπτυξη της συσκευής μειώνοντας τον αριθμό των μοντέλων που πρέπει να κατασκευαστούν και να δοκιμαστούν φυσικά».

Επιμέλεια Κειμένου: Κατερίνα Καλτσά

Πηγές: University of Manchester, Sciencedirect, Applied Energy