Generador accionado por vibración

Un equipo de la Universidad de Southampton desarrolló en 2007 un generador miniatura de energía de vibración electromagnética. Este dispositivo consiste en una viga en voladizo con un imán en el extremo. La viga se mueve hacia arriba y hacia abajo al ser sometida a vibraciones provenientes del entorno. ^{[ 2 ]} Este dispositivo permite alimentar sensores en lugares de difícil acceso sin necesidad de cables eléctricos ni baterías que deban reemplazarse. Los sensores en lugares inaccesibles ahora pueden generar su propia energía y transmitir datos a receptores externos . ^{[ 2 ]} El generador fue diseñado para su uso en compresores de aire y es capaz de alimentar dispositivos en entornos de alta vibración, como sensores en maquinaria de plantas de fabricación o sensores que monitorean el estado de puentes. Una de las principales limitaciones del generador de energía de vibración magnética desarrollado en la Universidad de Southampton es su tamaño. Con aproximadamente un centímetro cúbico, este dispositivo sería demasiado grande para su uso en dispositivos electrónicos modernos. ^{[ 2 ]} Futuras mejoras en el tamaño del dispositivo podrían convertirlo en una fuente de energía ideal para dispositivos médicos implantados, como marcapasos . Según el equipo que creó el dispositivo, las vibraciones de los músculos cardíacos serían suficientes para que el generador alimentara un marcapasos. ^{[ 2 ]} Esto eliminaría la necesidad de reemplazar las baterías quirúrgicamente.

En 2012, un grupo de la Universidad Northwestern desarrolló un generador de energía por vibración a partir de polímero en forma de resorte. Este dispositivo era capaz de aprovechar la energía de las vibraciones a las mismas frecuencias que el dispositivo basado en voladizo del grupo de la Universidad de Southampton, pero con aproximadamente un tercio del tamaño de este último. ^{[ 3 ]}

Un generador piezoeléctrico en desarrollo utiliza gotas de agua en el extremo de una viga en voladizo piezoeléctrica. ^{[ 3 ]} Las gotas de agua cuelgan del extremo de la viga y se excitan mediante la energía cinética de las vibraciones. Esto provoca la oscilación de la gota, lo que a su vez causa la deflexión vertical de la viga. Esta deflexión es la deformación que se convierte en energía mediante el efecto piezoeléctrico. Una ventaja importante de este método es que puede adaptarse a un amplio rango de frecuencias de excitación. La frecuencia natural de la gota de agua depende de su tamaño; por lo tanto, al modificar el tamaño de la gota, se logra que su frecuencia natural coincida con la frecuencia de la onda de presión que se convierte en energía eléctrica. La coincidencia de estas frecuencias produce la oscilación de mayor amplitud de la gota, lo que resulta en una mayor fuerza y ​​una mayor deformación sobre la viga piezoeléctrica. ^{[ 3 ]}

Otra aplicación busca utilizar las vibraciones creadas durante el vuelo en aeronaves para alimentar los componentes electrónicos del avión que actualmente dependen de baterías. Dicho sistema proporcionaría una fuente de energía confiable y reduciría el mantenimiento, ya que no sería necesario reemplazar las baterías y los sistemas piezoeléctricos tienen una larga vida útil. ^{[ 4 ] [ 5 ]} Este sistema se utiliza con un resonador , que permite que el flujo de aire genere un tono constante de alta amplitud. El mismo principio se utiliza en muchos instrumentos de viento, convirtiendo el flujo de aire proporcionado por el músico en un tono fuerte y constante. ^{[ 5 ]} Este tono se utiliza como la vibración que el generador piezoeléctrico convierte de energía cinética a energía eléctrica. Esta aplicación aún se encuentra en las primeras etapas de desarrollo; el concepto se ha probado en un modelo a escala, pero el sistema aún necesita optimizarse antes de probarse a escala real. ^{[ 5 ]}