Случайные вибрации превращают деревья в электростанции
Команда исследователей в Университете штата Огайо создала электромеханические устройства, каковые выглядят как маленькие деревья и смогут генерировать электричество на протяжении сейсмической активности, малого раскачивания высотного строения либо вибрации от перемещения на мосту.
направляться подчернуть, что эта мысль создана для тех обстановок, в то время, когда требуется маленькое количество энергии.
В изучении, опубликованном в прошлом месяце, исследователи обрисовали собственные опыты с новой платформой, собирающей вибрационную энергию.
«Строения чуть-чуть раскачиваться на ветру, мосты колеблются, в то время, когда мы движемся по ним и автомобильные подвески поглощают неровности на дороге», говорит начальник проекта Райан Харн (Ryan Harne). «В действительности, имеется огромное количество кинетической энергии, которая связана с теми перемещениями, которое мы . Мы желаем вернуть и переработать часть данной энергии».
Начальная цель пребывает в том, дабы обеспечить энергией датчики низкого напряжения, каковые поддерживают структурную целостность гражданских сооружений и объектов, таких как балки и мосты глубоко в высотных строений.
На данный момент эта энергия обеспечивается батареей либо сетевыми датчиками, способы, каковые являются дорогостоящими и их тяжело поддерживать в удаленных местах. Датчики, каковые смогут собирать энергию колебаний смогут делать собственную работу всецело самостоятельно.
В прошлом исследователи высказали предположение, что случайные перемещения, генерируемые в природе, смогут быть самый подходящим вариантом для последовательных колебаний, нужных, дабы создать нужную электричество. Похожие неестественные случайные колебания были использованы в опытах. В противоположность этому изучению, команда Огайо изучила методы сбора энергии, вырабатываемыми более естественным, случайным образом.
Посредством математического моделирования, Харн подсчитал, что это вероятно для древовидных структур, каковые смогут поддерживать колебания с постоянной частотой, не обращая внимания на случайное внешнее действие, благодаря внутреннему резонансу, явлению, что разрешает создавать кое-какие механические совокупности, дабы рассеять внутреннюю энергию. Энергия может после этого быть собрана и сохранена посредством энергетических структур.
Харн и его сотрудники удостоверились в надежности модель, создав устройство, изготовленное из двух металлических балок, образующих L-образную структуру (по аналогии с ветвью и стволом дерева), поддерживаемую зажимом и прикрепленной к конструкции, которую качали вперед и назад на высоких частотах. Балки соединены полосой поливинилиденфторида (PVDF) для преобразования структурных колебаний в электрическую энергию.
В то время, когда устройство реагировало на высокие частоты, то колебалось с маленькими амплитудами, чуть известный невооруженным глазом. Однако, вырабатываемое напряжение составило около 0,8 вольт. Но в то время, когда исследователи добавили случайные помехи в совокупность, «дерево» начало показывать то, что Харн именует «явление насыщения».
Совокупность достигла критической точки, где энергия высокой частоты неожиданно трансформируется в низкую частоту колебаний. В данной точке дерево качалось взад и вперед, совместно со веткой и стволом, каковые вибрировали синхронно. Эти перемещения низкой частоты произвели около 2 вольт электроэнергии, увеличили электрическое напряжение более чем вдвое, что достаточно, дабы показать работоспособность концепции.
«Мы ввели огромное количество помех, и поняли, что явление насыщения весьма устойчиво и надежно создаёт выходное напряжение», сообщил Харн. «Раньше это не было известно». Ученый сохраняет надежду развивать эту идею в будущем.
по данным: news.osu.edu