Elements de captació i emmagatzematge d'energies residuals del medi

Abstract

Bona part dels processos naturals i de les activitats humanes impliquen processos de transferència d’energia, que en part, o en la seva totalitat es dissipen en el medi. L’aprofitament de l’energia residual present en l’ambient (Energy harvesting), principalment en forma tèrmica, cinètica o solar, per produir energia elèctrica constitueix una fita rellevant per assolir sistemes plenament autònoms. Les energies residuals del medi, són fonts d’energia que fluctuen en el temps, si no es poden aprofitar al moment es perden, per aquest motiu, els sistemes per emmagatzemar l’energia elèctrica produïda tenen una gran importància a l’hora de garantir el funcionament d’un sistema plenament autònom. En aquest treball s’ha proposat: 1.-Estudiar els sistemes de captació i conversió d’energia residual a elèctrica basats en propietats funcionals, essencialment focalitzades per captació d’energia tèrmica, mecànica i solar, obtingudes en materials nano estructurats, processats per fabricar, utilitzant tecnologies d’obtenció de dispositius multicapes, sistemes compatibles amb la seva integració en sistemes portables. 2.-Desenvolupar un nou sistema d’emmagatzematge elèctric basats en tecnologies de capa prima i compatible amb els sistemes de captació i conversió a energia elèctrica que es desenvoluparan, es proposa el disseny i fabricació de prototips funcionals de supercondensadors com a substituts de les bateries convencionals. 3.-Desenvolupar aplicacions portables, incloent-hi el seu control i les associades comunicacions, centrades en aquelles integrables en sistemes personals, especialment en la vestimenta de persones, tanmateix el sistema ha de permetre la mesura continuada de paràmetres mediambientals. 4.-Realitzar proves de camp per la validació dels prototipus per ambients i entorns intel·ligents

Most of natural phenomena and today´s society-induced routine operations involve energy transfer processes in which part of the energy, if not all, is irreversibly lost. Suitable methods to efficiently capture and convert this unused energy into electricity may have an important role for the development of a broad range of applications, i.e. battery replacement in miniaturized devices, autonomous robots, or sensors operating in remote. Energy storage is a critical question to obtain a complete autonomous system. In the present work a new storage system based in electrochemical double layer capacitor has been developed and tested in field applications. It’s has been used into smart sensor network with an efficient Energy management. Sunlight is the major source of renewable energy, a lot of efforts have been devoted to study and improve the energy conversion from sunlight to electric power, also, light and thermal from human activities constitute another source of unused power. Related to kinetic, environmental vibrations and/or motions caused by wind, high waters, waves, industrial and traffic activities, have been identified among the major sources of unused power. These sources constitute ideal inputs for piezoelectric materials which have the ability to convert mechanical energy into electrical energy with high conversion efficiency. Textile materials are commonly used in large-area industrial, engineering, architectural, clothes and transport applications, where they are subjected to large amounts of motion, vibration, torsion and strain. Thus, textiles appear as optimum structures to implement piezoelectric systems for large-area scavenging, storage and transmission of electric energy. This research looks to: 1. -Study the different parts involved in energy harvesting, looking for the applications of nanomaterials to manufacture the transducers and the energy storage devices. 2. -Design and develop a new energy storage systems based on electrochemical double layer capacitor (EDLC) related to the energy harvesting devices proposed. 3. -To develop a complete autonomous, low power network system as a proof of concept. 4. -Make field test with the prototypes developed in order to verify the technical feasibility of the energy harvesting system.