lunedì 12 agosto 2019

I generatori piezoelettrici possono alimentare la tua casa nel prossimo futuro?

Non possiamo più fare affidamento sui combustibili fossili per soddisfare le nostre esigenze energetiche.
 Non solo queste fonti sono limitate ma generano una notevole quantità di inquinamento. Considerando l'era in cui viviamo, potrebbe essere il momento in cui smettiamo di scendere a compromessi su entrambi questi fattori. Pertanto, è essenziale passare a fonti rinnovabili. Esistono infatti molte fonti popolari di energia rinnovabile come l'energia solare, l'energia idroelettrica, l'energia geotermica e l'energia eolica, ecc. Tuttavia, sarebbe molto meglio se mantenere aperte le nostre opzioni ed essere pronti a passare a fonti di energia rinnovabile popolari minori come bene. Una di queste fonti di energia rinnovabile che ha guadagnato popolarità negli ultimi anni è la tecnologia piezoelettrica. Utilizzando generatori piezoelettrici è possibile generare energia dalle proprietà elettromagnetiche di alcuni minerali presenti sulla terra.

Cosa sono i generatori piezoelettrici?

I generatori piezoelettrici sono dispositivi di generazione di elettricità basati sull'effetto piezoelettrico. La corrente piezoelettrica si genera quando una forza meccanica si applica a un corpo e poi si converte in potenziale elettrico. In parole semplici, significa che ogni volta che un materiale piezoelettrico si deforma genera una corrente elettrica che si può sfruttare mediante condensatori e circuiti elettrici.

Molti materiali piezoelettrici sono già in uso nei trasformatori e in vari componenti elettrici. Molti sistemi lo utilizzano. In effetti, trova ampio impiego nella produzione di motori, sensori di movimento e persino dispositivi per mine terrestri usati come armi in tutto il mondo. Esistono numerose altre applicazioni dell'effetto piezoelettrico. Può essere utile per creare un generatore piezoelettrico per ricaricare piccoli elettrodomestici o persino far funzionare l'orologio. Se lo metti nella scarpa, può alimentare i tuoi gadget con ogni passo che fai.

È buono?
Le persone stanno davvero lavorando a generatori piezoelettrici da molto tempo ormai. C'è stata l'ultima innovazione in termini di nanofibre piezoelettriche nell'Istituto di tecnologia Stevens. La fibra può raccogliere 1,6 V di energia elettrica con taglio meccanico. I generatori utilizzano un substrato di silicone a base di polimeri. L'intera fibra può essere utilizzata per creare abiti in grado di produrre elettricità mentre li indossi. Un altro sviluppo significativo sta andando alla generazione di elettricità per gli impianti. I generatori di energia piezoelettrica possono utilizzare movimenti meccanici di sangue e parti del corpo per immagazzinare elettricità in una batteria ricaricabile con l'impianto.



Con le nanofibre piezoelettriche, ci sono alte probabilità che queste fibre possano alimentare i nano-robot impiantati nel corpo per varie applicazioni mediche. Queste nanofibre non solo renderanno facile l'impianto ma anche un processo una tantum senza la necessità di ricaricare le batterie. Un'altra ricerca utilizza le fibre combinate con l'asfalto. Può creare una strada ad alta potenza che può illuminare le proprie luci autostradali con il movimento meccanico del veicolo su di esse.

Cosa dicono gli altri?
Henderson, co-CEO e CTO di New Scale Technologies ha un'alta opinione sull'energia piezoelettrica basata sul cristallo. Dice che il dispositivo vibrante crea un segnale CA. Dobbiamo convertire questo segnale in CC e memorizzarlo in una batteria o in un condensatore, quindi convertirlo in un segnale CA in un secondo momento. Vi è un campo di applicazione eccezionale in futuro con i generatori piezoelettrici. Secondo Maurice Picow, molte ricerche stanno continuando ad alimentare i veicoli motorizzati con questi generatori di energia presso la Technion University.

C'è un progetto più piccolo che prevede un tratto piezoelettrico lungo 10 km su un'autostrada per alimentare le luci dell'autostrada. In una famosa ipotesi di ricerca del professor Haim Abramovich della Facoltà di ingegneria aerospaziale presso la Technion, 1 km di questi generatori di fibre su un'autostrada a 4 corsie con 1000 veicoli all'ora può effettivamente alimentare più di 500 case. Le persone stanno persino confrontando i generatori piezoelettrici con la scoperta dell'elettricità di Benjamin Franklin che sicuramente ti parla della gravità dell'intera questione.

Usi attuali della tecnologia piezoelettrica:
Ad oggi, la tecnologia piezoelettrica è popolare come fonti di alta potenza e tensione, per l'imaging medico (nei trasduttori ultrasonici), nei test delle emissioni acustiche e nei test industriali non distruttivi. Sono in corso continui sforzi per sfruttare l'estremo potenziale di questa tecnologia in dispositivi portatili più piccoli. E non sarà una sorpresa se tra qualche anno i piani della casa avessero sensori piezoelettrici per generare elettricità per l'intera casa.

Gli sviluppi:
Ci sono stati alcuni sviluppi in questo senso. In realtà, fino ad ora il piezoelettrico è ancora nelle sue fasi infantili di sviluppo. Il famoso progetto di Israele con un tratto di 10 km non è molto lontano, poiché gli ingegneri stanno già lavorando con un prototipo di 100 m del tratto stradale. Stanno raccogliendo dati per garantire la fattibilità del progetto per un tratto di autostrada più lungo. I generatori a flessione piezoelettrica sono un altro nuovo sviluppo in questo senso. Funziona anche secondo il principio delle sollecitazioni meccaniche di diversi strati di piegatrice che si traducono in quantità diversa ma generazione significativa di energia.

La mietitrice piezoelettrica a condensatore ha anche la garanzia di poter utilizzare anche il segnale elettrico più debole in un secondo momento. La nuova ricerca coinvolge più strati di queste fibre per fornire un'elevata quantità di energia elettrica. Esistono molte tecnologie emergenti associate all'effetto piezoelettrico. Gli scienziati stanno lavorando verso generatori di alta temperatura, alta capacità e flessione associati a questi effetti.

I principali ostacoli
Non ci sono così tanti ostacoli in questo senso. Innanzitutto, la tecnologia non è ancora completamente comprensibile. La quantità di elettricità generata varia molto, quindi conservare queste piccole correnti è un compito enorme. Può essere realizzato solo quando sono disponibili cavi conduttivi elevati e condensatori di memorizzazione sensibili ma elevati. La fibra piezoelettrica utilizza anche i costosi fili di platino che rendono la tecnologia abbastanza economica. Un altro grande ostacolo è che i generatori piezoelettrici devono essere in costante taglio meccanico. Altrimenti, l'energia generata può essere facilmente dissipata.

È praticabile?
Un prototipo per la tecnologia piezoelettrica è stato progettato e sviluppato da Innowattech. È stato testato con successo su un tratto di strada di dieci metri in Israele. Di conseguenza, diversi generatori piezoelettrici sono stati installati sotto l'asfalto per assorbire l'energia meccanica generata dalle auto che passano. Questi generatori piezoelettrici trasformano l'energia meccanica immagazzinata in elettricità che viene poi convertita in energia. Una riuscita implementazione di test ha visto una potenza totale di 2000 Wh per la striscia stradale di 10 metri. Innowattech prevede di espandere l'area di prova a quasi un chilometro nel prossimo futuro.

L'implementazione di successo della tecnologia piezoelettrica sulle strade può quindi produrre una potenza di quasi 200KWh per ogni chilometro di una strada a linea singola e quasi 1MWh per ogni chilometro di una strada a quattro corsie (o). La tecnologia può essere utilizzata anche in altre aree come piste dell'aeroporto, passerelle pedonali e persino discoteche. Ad esempio, diversi sensori piezoelettrici incorporati sotto la pista da ballo possono assorbire l'energia meccanica creata dai corpi in movimento e convertirla in energia elettrica sufficiente per alimentare quasi il 60% del fabbisogno energetico totale della discoteca.

Cosa possiamo fare?
C'è bisogno di un'alta ricerca. Le persone devono concentrarsi sullo sviluppo di questi dispositivi di generazione di energia. È ancora necessaria una ricerca più recente e basata sui condensatori di potenza. Cavi ad alte prestazioni e a bassa conduttività possono ridurre gli sprechi elettrici. Il sostituto del platino è anche molto importante poiché il platino supera i prezzi di questi dispositivi. L'uso di metallo costoso rende anche questi generatori difficili da fabbricare e persino inclini al furto. Tuttavia, la ricerca è ancora in corso per la rimozione di ostacoli verso l'implementazione di questa tecnologia.

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