Minigeneradores producen energía a partir de las vibraciones azarosas en el ambiente

Pequeños generadores desarrollados en la Universidad de Michigan podrían producir suficiente electricidad a partir de las vibraciones ambientales azarosas como para alimentar un reloj de pulsera, marcapasos o sensores inalámbricos

Los dispositivos de recolección de energía, creados en el centro de Investigación de Ingeniería para Microsistemas Inalámbricos Integrados, son muy eficaces en proporcionar energía eléctrica renovable a partir de azarosas vibraciones no periódicas.

Este tipo de vibración es un subproducto normal del movimiento de tráfico en puentes, maquinarias operando en fábricas y el movimiento de las extremidades en los seres humanos, por ejemplo.

Los bautizados Parametric Frequency Increased Generators (PFIGs) fueron creadas por Khalil Najafi, presidente de ingeniería eléctrica e informática, y Tzeno Galchev, un estudiante de doctorado en el mismo departamento.

«La mayoría de los dispositivos similares tienen capacidades más limitadas, porque se basan en fuentes de energía previsibles y regulares», dice Najafi, que es profesor de Ingeniería y también profesor en el Departamento de Ingeniería Biomédica.

«La gran mayoría de la energía cinética del medio ambiente que nos rodea todos los días no se produce en patrones periódicos, repetibles. La energía del tráfico en una calle o un puente o un túnel, y la gente subiendo y bajando escaleras, por ejemplo, provoca vibraciones que no son periódicas y se producen en frecuencias bajas «, dijo Najafi. «Nuestros generadores paramétricos son más eficientes en estos entornos».

Los investigadores han construido tres prototipos y hay un cuarto próximo a ser alistado. En dos de los generadores, la conversión de energía se realiza por medio de inducción electromagnética, en la que una bobina es inducida por un campo magnético variable. Este es un proceso similar a como operan los generadores a gran escala en las plantas de generación de energía.

El dispositivo más reciente y pequeño, que mide un centímetro cúbico, utiliza un material piezoeléctrico, un tipo de material que produce carga eléctrica cuando se lo deforma. Esta versión tiene aplicaciones en el control de estado de infraestructuras. Algún día, los generadores podrían alimentar sensores en los puentes que adviertan a los inspectores que detectan las rajaduras o la corrosión antes de que los ojos humanos puedan encontrar el problema.

Los generadores han demostrado que pueden producir hasta 0,5 milivatios (o 500 microvatios) a partir de amplitudes de vibración típicos que se encuentran en el cuerpo humano. Esto es más que suficiente energía para alimentar un reloj de pulsera, que necesita entre uno y 10 microvatios, o un marcapasos, que necesita entre 10 y 50. Un milivatios son 1.000 microvatios.

«El objetivo final es permitir diferentes aplicaciones, como sensores remotos inalámbricos y dispositivos médicos implantados quirúrgicamente», dijo Galchev. «Estas son aplicaciones de extensa vida en donde es muy costoso reemplazar las baterías agotadas o, peor aún, haya que conectar los sensores a una fuente de energía».

A menudo, las baterías son una forma ineficaz de alimentar la creciente variedad de sensores inalámbricos que se están creando hoy, dice Najafi. La recolección de energía puede aportar una mejor opción.

«Hay una cuestión fundamental que hay que responder sobre cómo alimentar los dispositivos electrónicos inalámbricos, que se están haciendo ubicuos en todas partes y, al mismo tiempo, muy eficientes», dijo Najafi. «Hay un montón de energía que rodea a estos sistemas en forma de vibraciones, calor, energía solar y viento.»

Estos generadores también podría impulsar sensores inalámbricos puestos en los edificios para hacerlos más eficientes energéticamente, o en grandes espacios públicos para controlar las toxinas o contaminantes.

La investigación es financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, los Laboratorios Nacionales Sandia, y el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, todos de los EEUU.

La universidad se está ocupando la protección de patentes de la propiedad intelectual. Galchev y un equipo de estudiantes de ingeniería y de empresas están trabajando para comercializar la tecnología a través de su empresa, Enertia. Enertia recientemente ganó el primer lugar en la competencia de plan de negocios del premio DTE / UM de Energía Limpia Los otros miembros del equipo son Erkan Aktakka y Adam Carver. Aktakka es un estudiante de doctorado de ingeniería eléctrica. Carver es un estudiante de MBA en la Escuela Ross de Negocios.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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