Automatización

Cosecha de Energía – Energy Harvesting

27 septiembre, 2011

La energía se encuentra en todo nuestro entorno, disponible de diferentes formas, como energía térmica, energía solar, eólica, mecánica, etc… Sin embargo, la energía de esas fuentes se encuentra en cantidades muy pequeñas que no son capaces de suministrar la potencia adecuada para los diferentes propósitos. Hasta hace poco no era posible almacenar esa energía para poder desarrollar posteriormente un trabajo útil.

Un nuevo escenario

La cosecha de energía (Energy Harvesting) es el proceso de captura de pequeñas cantidades de energía de una de esas fuentes naturales, acumulando y almacenando para su posterior uso. Los dispositivos de Energy-harvesting, capturan, acumulan y gestionan la energía para poderlos utilizar de una manera sencilla. Estos módulos pueden ser utilizados para suministrar potencia a sensores y dispositivos de control que trabajen de forma intermitente.
¿Por qué de la cosecha de energía?
Los avances técnicos han incrementado la eficiencia de los dispositivos de captura de pequeñas cantidad de energía del entorno y su conversión en energía eléctrica. Además losavances en el campo de los microcontroladores han reducido las necesidades de potencia eléctrica.En conjunto, estos acontecimientos han despertado el interés en la comunidad de ingenieros para desarrollar más aplicaciones que utilizan la captación de energía para el suministro eléctrico.
Resulta una alternativa cada vez más atractiva el poder aprovecha la energía de una fuente natural donde se ha implementado una aplicación remota, donde esas fuentes naturales de energía son básicamente inagotables, además se evita el tener que trabajar con pilas o baterías. Esta fuente de energía, cuando se instala el dispositivo correctamente, está disponible sin necesidad de mantenimiento y a lo largo de la vida útil de la aplicación. Estos sistemas pueden ser más seguros que los basados en pilas o baterías. También se puede utilizar para complementar una fuente de energía primaria y poder aumentar la fiabilidad del sistema.
Aplicaciones de Cosecha de Energía:
Muchas aplicaciones basadas en la cosecha de energía son ya una realidad. Los sistemasinalámbricos de redes de sensores, tales como los sistemas de ZigBee a menudo se benefician de las fuentes de cosecha de energía. Por ejemplo, cuando un nodo inalámbrico está implementado en un sitio distante de un enchufe de pared o de una batería puede utilizarse la cosecha de energía como solución. En otro ejemplo, un nodo de control remoto alimentado con cosecha de energía puede ser implementado como un sistema electrónico de alimentación propia. Y en otras situaciones, múltiples fuentes de energía puede ser utilizada para mejorar la eficiencia y confiabilidad de cualquier sistema.
Fuentes más comunes de cosechas de energía:
  • Energía Mecánica: Basada en las vibraciones y en las tensiones mecánicas
  • Energía Térmica:  Muy útil en hornos, calentadores, neveras, etc…
  • Energía Solar: Capturada de la luz solar o artificial a través de sensores a la luz, fotodiodos, o paneles solares
  • Energía Electromagnética: Procedente de inductores, transformadores, etc…
  • Energía Natural: Procedente del aire, corrientes de aguas, etc…
  • Energía Humana: una combinación de energía mecánica y térmica generada de forma natural a partir del ser humano a través de acciones tales como caminar y sentarse
  • Otra Energía: Como energía química, biológica, etc…
 Componentes de un sistema de captura de energía:
Un sistema de cosecha de energía, generalmente requiere vibraciones, calor, luz, flujo de aire o de agua y otros componentes electrónicos como:
  • Un dispositivo de conversión de energía, como un elemento piezoeléctrico que puede convertir la energía en forma eléctrica
  • Un módulo de cosecha de energía que captura, almacena y administra la energía para el dispositivo
  • Una aplicación final, como una red de sensores inalámbricos de ZigBee a habilitar o dispositivos de control y vigilancia.
Diferentes productos comerciales:
Cosecha de energía por vibraciones:
Cosecha de energía térmica:

 

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