Por Shubham Giri, Umesh Kumar Patel, V. Kartik, Amit Agrawal, Rajneesh Bharadwaj
Imágenes superpuestas de las formas instantáneas del plato en diferentes casos de tiempo. Se montó una placa de polímero flexible en el lado de sotavento de un cilindro circular y se expuso a diferentes velocidades del viento. Las oscilaciones inducidas por Flutter se visualizaron usando una lámina de luz láser, lo que permite una observación clara de la deformación dinámica de la placa con el tiempo. Crédito: Shubham Giri, Umesh Kumar Patel, V. Kartik, Amit Agrawal, Rajneesh Bhardwaj
Cuando pensamos en la energía renovable, las imágenes de granjas solares en expansión o las imponentes turbinas eólicas costeras generalmente me vienen a la mente. Sin embargo, hay una opción más tranquila y compacta: una tira delgada de material que revolotean en la brisa, capaz de convertir el flujo de aire ambiente en energía eléctrica utilizable.
En nuestro grupo de investigación, hemos estado explorando cómo las estructuras flexibles, las hojas de polímeros que pueden convertir la energía del flujo ambiental en electricidad utilizando materiales piezoeléctricos. Estos materiales generan una señal eléctrica cuando se deforman mecánicamente. Piense en ellos como traductores de energía: la conversión del aleteo y la vibración en el voltaje.
Nuestro trabajo se centra en una idea simple: adjunte una placa flexible con una lámina piezoeléctrica al lado aguas abajo de un cilindro y exponga al viento. A medida que el viento fluye más allá del cilindro, hace que la placa unida se agite, como una bandera.
Nuestro estudio ha sido publicado en Física de Fluidos.
Lo que es particularmente interesante es el comportamiento dinámico del sistema. A bajas velocidades, la placa experimenta un movimiento débil y aperiódico. Pero a medida que aumenta la velocidad del viento, el sistema ingresa a un régimen de bloqueo, un fenómeno de resonancia donde la frecuencia de oscilación de la placa se sincroniza con la frecuencia del desprendimiento de vórtice. En este régimen, observamos oscilaciones periódicas de alta amplitud que aumentan drásticamente la tensión en el material piezoeléctrico y, en consecuencia, la salida eléctrica.
Para perspectiva, muchos dispositivos anteriores en la misma categoría informaron solo unos pocos microondas de potencia a velocidades de viento similares. Al refinar el grosor, la longitud y la flexibilidad de la placa, y coincidir con precisión la resistencia eléctrica en el circuito, logramos escalar la potencia de salida en dos o tres órdenes de magnitud.
Para validar la viabilidad del mundo real, construimos un rectificador y un circuito de almacenamiento y demostramos que la potencia cosechada podría conducir hasta 20 LED continuamente. Incluso 40 LED podrían encenderse momentáneamente usando carga almacenada. Estos resultados sugieren un potencial claro para dispositivos de baja energía autopotera, como sensores ambientales o nodos inalámbricos en áreas remotas o difíciles de alcanzar. Dicho esto, quedan desafíos importantes, particularmente para mejorar la eficiencia de conversión de energía y optimizar el diseño para la integración práctica.
Lo que más nos emociona es la simplicidad y escalabilidad de este enfoque. A diferencia de las turbinas tradicionales, estos cosechadores no tienen piezas giratorias, necesidades mínimas de mantenimiento y pueden integrarse fácilmente en entornos urbanos o naturales. A medida que el mundo busca formas más inteligentes, más pequeñas y más limpias de generar energía, esta cosechadora con aleteo puede tener el viento en la espalda.
Esta historia es parte del diálogo de Science X, donde los investigadores pueden informar los resultados de sus artículos de investigación publicados. Visite esta página para obtener información sobre el diálogo de Science X y cómo participar.
Más información: Shubham Giri et al, cosecha de energía con una lámina piezoeléctrica fijada en una placa flexible unida a un cilindro en flujo de corriente libre, física de fluidos (2025). Doi: 10.1063/5.0246789
Shubham Giri y Umesh Kumar Patel son Ph.D. Candidatos en el Departamento de Ingeniería Mecánica de IIT Bombay, India. V. Kartik, Amit Agrawal y Rajneesh Bhardwaj son miembros de la facultad en el mismo departamento.
Cita: energía fuera de la nada: una cosechadora de energía eólica simple y escalable impulsada (2025, 20 de mayo) Recuperado el 20 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-power-thin-air-simple-scalable.html
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