Еластични, роботизирани генератори откриват странни нови идеи за улавяне на енергия

Сподели

Появява се нов клас еластични преобразуватели на енергия, с възможност за улавяне на енергия от множество различни движения. Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) настоява за внедряването им, първо в поредица от странни енергийни проекти с гъвкави вълни.

NREL казва, че неговите DEEC-Tec (технологии за разпределен вграден преобразувател на енергия) ще стоят във водата, оставяйки вълните да ги деформират във всички посоки и събират електричество от “почти всички физически движения или динамични промени във формата”.

Вместо да задвижват турбини или да се комбинират, за да задвижват външен генератор, те ще бъдат изградени с помощта на много малки, гъвкави генератори, всеки действащ малко като мускулно влакно, за да произвежда своя собствена мощност.

Един такъв тип генератор използва диелектрични еластомери, които се появиха за първи път в края на 90-те години. Според преглед от 2020 г., публикуван в Разширени интелигентни системите по същество се състоят от слой от деформируем, еластичен, диелектричен материал, покрит с електроди, за да образуват променлив кондензатор.

Нововъзникващите еластомерни генератори могат да събират енергия от почти всякакъв вид движение

NREL

Те имат най-ниския си капацитет в ненапрегнато състояние и всяко отклонение от първоначалното им състояние увеличава техния капацитет, независимо дали това е разтягане, усукване, компресиране или огъване във всяка посока. При пикова деформация те се зареждат със заряд през електродите, като капацитетът им се изравнява с ненапрегнатото им състояние, а еластичността работи срещу електрическия заряд, за да ги върне обратно в състоянието им на най-нисък капацитет, произвеждайки повече енергия, отколкото е използвана за създаване на заряда на първо място.

Както при генераторите в стил турбина, тези неща могат да работят и в двете посоки, или да събират енергия от външно подадени деформационни сили, или да изразходват енергия, за да работят като задвижващи механизми. Те също така могат да действат като сензори, осигурявайки постоянна обратна връзка за това колко далеч са разтегнати от нормалното си състояние и по същество дават информация на мозъка/батерията, от която да заключи колко заряд да приложи в даден момент.

През 2019 г. в Шотландия беше тестван генератор от диелектричен еластомер под формата на гумена мембрана в края на въздушна тръба. Той демонстрира способност за събиране на енергия както когато високото налягане на вълната изтласка въздуха нагоре в тръбата, като издуха гумата малко като балон, така и когато ниското налягане на вълната засмука въздушния стълб и издърпа мембраната надолу с него.

Но плановете на NREL отиват много по-далеч. Вълните правят много повече от движение нагоре и надолу, те произвеждат почти произволно движение в почти всички посоки. Генераторите DEEC-Tec ще имат минималната възможна солидна структура за тях. Те ще бъдат почти изцяло гъвкави, което им позволява да събират кинетична енергия, когато пристигне.

Инсталациите в стил Flapper на морското дъно могат да генерират енергия от движения на огъване и усукване или автоматично, роботизирано позициониране, за да се възползват от условията
Инсталациите в стил Flapper на морското дъно могат да генерират енергия от движения на огъване и усукване или автоматично, роботизирано позициониране, за да се възползват от условията

NREL

Колеблива, гъвкава структура, изградена от стотици или хиляди малки еластомерни генератори, всеки от които изисква прецизно прилагане на заряд в точно определени моменти, със сигурност може да бъде трудна за контролиране. Но не е неразумно да мислим, че една система за задълбочено обучение с ИИ може да го разбере и да се адаптира бързо към променящите се условия.

И естеството на тези диелектрични еластомери като сензор, генератор и задвижващ механизъм всичко в едно би дало на системата за управление безпрецедентна способност да прекроява структурата като мек робот, където има предимство в приемането на различна форма.

Имайте предвид, че диелектричните еластомерни генератори не са единствената опция тук; екипът е също толкова щастлив да включи йонни диелектрични еластомерни генератори, магнитострикционни генератори и каквото и да е друго, което може да е от значение за даден проект, може би в комбинация.

Тежка тежест, държана във формата на балон, пълна с решетъчни гъвкави генератори, може да събере инерционно движение във всяка посока, подчертавайки гъвкавостта на тези дизайни
Тежка тежест, държана във формата на балон, пълна с решетъчни гъвкави генератори, може да събере инерционно движение във всяка посока, подчертавайки гъвкавостта на тези дизайни

NREL

Това е доста забележително нещо; NREL предлага конструкции с форма на стена и форма на змия за улавяне на вълнова енергия, както и тежка топка вътре в балон, пълен с решетъчни еластични генератори, които могат да събират инерционна енергия от движение, както и от деформации на формата на балона. Екипът казва, че евентуално може да се използва и в дрехи за събиране на енергия и дори в сгради или пътища.

Екипът на NREL казва, че тези неща могат да бъдат произведени лесно от евтини, устойчиви материали. Те предлагат известна степен на резервиране, тъй като дори ако няколко генератора в дадена структура се повредят и спрат да работят, пак ще има стотици други онлайн. Като цяло, екипът се надява да докаже, че този вид генератор на вълнова енергия е евтин, безопасен, лесен за поддръжка, мащабируем и способен да даде достоен принос към енергийната мрежа.

Има много неизвестни, включително кои материали, преобразуватели и конструкции ще доведат до най-добрата ефективност на преобразуване на енергия, издръжливост и устойчивост на корозивния характер на морската вода.

Все още е рано, но с a свеж патент в чантата, екипът DEEC-Tec на NREL, ръководен от старши инженер Блейк Борен, настоява да разработи концепцията, както вътрешно, така и с външни сътрудници и индустрията. Ние сме очаровани да видим какво измислят.

източник: NREL



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели