Forskere udvikler flag, der genererer energi fra vind og sol

Forskere har skabt flag, der kan generere elektrisk energi ved hjælp af vind- og solenergi.

De nye vind- og solenergi-høstflag er udviklet ved hjælp af fleksible piezoelektriske strimler og fleksible fotovoltaiske celler.

Piezoelektriske strimler tillader flaget at generere strøm gennem bevægelse, mens solceller er den bedst kendte metode til at udnytte elektrisk strøm ved at bruge solceller.

Studiet, udført af forskere ved University of Manchester, er den hidtil mest avancerede af slagsen og den første til samtidig at høste vind- og solenergi ved hjælp af omvendte flag. Forskningen er publiceret i tidsskriftet Applied Energy.

De nyudviklede energifangstflag er i stand til at forsyne fjernsensorer og bærbar elektronik i lille skala, som kan bruges til miljømåling, såsom til at overvåge forurening, lydniveauer og varme for eksempel.

Målet med undersøgelsen er at tillade billige og bæredygtige energihøstløsninger, som kan implementeres og overlades til at generere energi med lidt eller intet behov for vedligeholdelse. Strategien er kendt som "deploy-and-forget", og dette er den forventede model, som såkaldte smarte byer vil anvende, når de bruger fjernsensorer.

Jorge Silva-Leon, fra Manchester's School of Mechanical, Aerospace &Civil Engineering og hovedforfatter af undersøgelsen, siger:"Under vindens virkning, flagene vi byggede bøjer fra side til side på en gentagen måde, også kendt som Limit-Cycle Oscillations. Dette gør dem perfekt egnet til ensartet elproduktion på grund af deformation af piezoelektriske materialer. Samtidigt, solpanelerne giver en dobbelt fordel:de fungerer som en destabiliserende masse, der udløser starten af ​​flagrende bevægelser ved lavere vindhastigheder, og selvfølgelig er i stand til at generere elektricitet fra det omgivende lys.

Dr. Andrea Cioncolini, medforfatter til undersøgelsen, tilføjet:"Vind- og solenergi har typisk intermittenter, der har tendens til at kompensere hinanden. Solen skinner normalt ikke under stormfulde forhold, hvorimod rolige dage med lidt vind normalt er forbundet med skinnende sol. Dette gør vind- og solenergi særligt velegnet til samtidig høst, med henblik på at kompensere for deres uregelmæssigheder."

Teamet brugte og udviklede unikke forskningsteknikker såsom hurtig video-billeddannelse og objektsporing med avanceret dataanalyse for at bevise, at deres flag fungerede.

De udviklede høstmaskiner blev testet i vindhastigheder varierende fra 0 m/s (stille) til omkring 26 m/s (storm/hel kuling) og 1,8 kLux konstant lyseksponering, simulerer en bred vifte af miljøforhold. Under disse driftsbetingelser, samlede udgangseffekter på op til 3-4 milliWatt blev genereret.

Dr. Mostafa Nabawy, medforfatter af undersøgelsen, siger:"Vores piezo/solar inverterede flag var i stand til at generere tilstrækkelig strøm til en række laveffektsensorer og elektronik, der fungerer i mikro-Watt til milli-Watt effektområde inden for en række potentielle praktiske anvendelser inden for flyelektronik, fjerntliggende steder til lands og til vands, og smarte byer. Vi håber at udvikle konceptet yderligere for at understøtte mere strømkrævende applikationer såsom en øko-energigenererende ladestation til mobile enheder."

Dr. Alistair Revell, medforfatter til værket, fremhæver nuværende og fremtidige forskningsretninger og siger:"Vi gør i øjeblikket brug af en ny beregningsramme for modellering og simulering udviklet ved University of Manchester, bygger på en lang tradition for Computational Fluid Dynamics i gruppen. Brugen af ​​computere til at modellere væske-struktur-interaktioner omtales i stigende grad som virtuel teknik, og spiller en nøglerolle i enhedsudviklingen ved at reducere antallet af modeller, der skal fremstilles og testes fysisk.