Solid State: Μετατροπέας ρευστών: Ηλεκτρισμός από αέριο και νερό

Ένας μεγάλος αριθμός τεχνικών συστημάτων δουλεύουν με αέρα και νερό. Τα συστήματα συμπιεσμένου αέρα και οι υδροσωλήνες ειναι δύο απλά παραδείγματα. Οι ερευνητές του Fraunhofer Technology Development Group TEG κατάφεραν τώρα να μετατρέψουν αυτή την ενέργεια των ρευστών σε ηλεκτρισμό. Αυτό μπορεί στο μέλλον να επιτρέψει σε αισθητήρες να λειτουργούν με το δικό τους ρεύμα. Τα συστήματα συμπιεσμένου αέρα συναντώνται σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές. Αν υπάρξει μια διαρροή οπουδήποτε στο σύστημα, η πίεση του αέρα πέφτει και η παραγωγή σταματά μέχρι να βρεθεί το προβληματικό σημείο. Οι αισθητήρες εμφανίζουν σε μόνιτορ τις ενδείξεις της πίεσης με σκοπό τη διατήρηση των απωλειών στο ελάχιστο. Προς το παρόν, αυτοί οι αισθητήρες είτε λειτουργούν με μπαταρία, είτε με κάποια πολύπλοκη συνδεσμολογία καλωδίων. Αυτό πολλές φορές καθιστά πολύ δύσκολη ή ακόμα και αδύνατη την τοποθέτηση αισθητήρων σε μέρη που δεν είναι εύκολη η προσέγγισή τους. Οι ερευνητές του Fraunhofer, Stuttgart ανέπτυξαν μια νέα τεχνολογία που επιτρέπει την παραγωγή ενεργειακά αυτόνομων και ως εκ τούτου χαμηλής συντήρησης αισθητήρων. «Το σύστημά μας είναι εξαιρετικά κατάλληλο για αισθητήρες εγκαταστάσεων που λειτουργούν με πεπιεσμένο αέρα, καθώς μπορούμε να μετατρέψουμε την κινητική ενέργεια του αέρα ή του νερού σε ηλεκτρισμό», εξηγεί σχετικά ο José Israel Ramirez, ο οποίος ασχολείται με αυτήν την έρευνα στο ΤEG. «Ο μετατροπέας ρευστής ενέργειας παράγει ηλεκτρισμό της κλίμακας των microwatt ή milliwatt. Αυτό είναι επαρκές για να καλύψει τους κυκλικά λειτουργούντες αισθητήρες με αρκετή ενέργεια ώστε να διαβάσουν και να μεταδώσουν τη σχετική πληροφορία». Η ρευστοηλεκτρική μετατροπή λαμβάνει χώρα σε μία προκαθορισμένη εγκατάσταση, μέσω της οποίας το σχετικό μέσο τροφοδοτείται σε μια διαδρομή παρόμοια με αυτήν της ανακύκλωσης του αίματος στην καρδιά. Το φαινόμενο Coandã προκαλεί τη συνεχή ταλάντωση της ροής του ρευστού. Αυτό προκαλεί μια περιοδική διακύμανση της πίεσης στις διακλαδώσεις ανατροφοδότησης, οι οποίες είναι σε ζευγάρια πιεζοκεραμικών. «Τα πιεζοκεραμικά μετατρέπουν την ενέργεια του ρευστού σε ηλεκτρισμό», λέει ο υπεύθυνος της ομάδας Axel Bindel, συνοψίζοντας την αρχή τους. Αυτή η μετατροπή του ρευστού είναι απλή και οικονομική. «Έχουμε το πλεονέκτημα ότι και ο αέρας και το νερό μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ενέργειας. Επιπλέον δεν έχουμε κινητά μέρη στο σύστημά μας. Η δομή μπορεί να παραχθεί με απλές διαδικασίες και έτσι λιγότερο κόστος». Η νέα τεχνική μπορεί να εφαρμοσθεί σε οποιοδήποτε σύστημα στο οποίο υγρό ή αέριο οδηγείται μέσω κάποιου αγωγού – για παράδειγμα σε δίκτυα προμηθειών ή σε ιατρικά μηχανικά όργανα και συσκευές. «Στόχος μας είναι να είμαστε σε θέση να παρέχουμε τις έως τώρα συσκευές μπαταρίας με αυτόνομη παροχή ενέργειας στο προσεχές μέλλον, που θα έχει ως αποτέλεσμα τελείως ανεξαρτητοποιημένα συστήματα», σημειώνει ο Bindel. Ο νέος μετατροπέας ρευστής ενέργειας παρουσιάστηκε στη θέση με το νούμερο 634 στην αίθουσα Β2 της έκθεσης ηλεκτρονικών, που πραγματοποιήθηκε 11-14 Νοεμβρίου 2008 στο Μόναχο. ScienceDaily (Oct. 27, 2008) Εικόνα: Η ροή λόγω πίεσης μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια με χρήση των πιεζοκεραμικών σε θαλάμους πίεσης. (Credit: Copyright Fraunhofer TEG)