A recolha de energia envolve a extração de energia de fontes como calor, vibração, luz e ondas eletromagnéticas em ambientes do dia-a-dia, como instalações industriais e automóveis, e a sua conversão em energia elétrica. Esta técnica é especialmente útil para alimentar sensores IoT e dispositivos sem fios localizados em ambientes onde a substituição da bateria é difícil.
Hyun-Cheol Song e o Dr. Sunghoon Hur, do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia, desenvolveram um sistema híbrido de recolha de energia que combina os efeitos termoelétricos e piezoelétricos para aumentar a produção de energia em mais de 50%.
O efeito termoelétrico converte a energia térmica de ambas as extremidades do dispositivo em energia elétrica, mas apresenta uma baixa eficiência de conversão de energia. O efeito piezoelétrico converte a vibração mecânica em energia elétrica e tem uma alta impedância, tornando a recolha de energia pouco confiável.
No passado, foram propostos coletores de energia híbridos para superar as limitações dos coletores de energia monomodo. No entanto, estes focaram-se principalmente na simples combinação da energia gerada por cada mecanismo.
A equipa de investigação do KIST deu um passo em frente ao desenvolver um coletor de energia híbrido termoelétrico-piezoelétrico que complementa as deficiências dos dispositivos termoelétricos e piezoelétricos para criar um efeito sinérgico em ambientes com fontes de calor e vibração.
Eles melhoraram o efeito de dissipação de calor em um ambiente vibratório ao fabricar um cantilever em vez de um dissipador de calor, que tem uma forma estática com uma grande área de secção transversal, volumosa e em contacto com o ar. Isso resultou em uma produção de dispositivo termoelétrico que foi melhorada em mais de 25%.
Além disso, a equipa de investigação propôs uma estrutura híbrida de recolha de energia que conectava um dispositivo piezoelétrico do tipo polímero ao cantilever. Isto gera energia adicional ao gerar deformação por tração e compressão do dispositivo piezoelétrico à medida que o cantilever balança. Eles aplicaram com sucesso este coletor de energia híbrido para acionar de forma estável um sensor IoT comercial, demonstrando o potencial de futuros sensores IoT funcionarem continuamente sem uma fonte de alimentação de bateria.
“Este estudo confirma que o sistema híbrido de recolha de energia pode ser aplicado de forma confiável à nossa vida real”, disse o Dr. Sunghoon Hur do KIST, que liderou a pesquisa em um comunicado. “Confirmamos a sua eficácia em locais onde o calor e a vibração coexistem, como motores de automóveis, e atualmente estamos planejando construir um sistema que possa ser aplicado em instalações de fábricas ou motores de máquinas de construção que são difíceis de fornecer energia e diagnosticar sua condição sem fio.
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