Energy Harvesting

Universidad de Huelva Máster en Ingeniería de Control, Sistemas Electrónicos e Informática Industrial 2010-2011

Asignatura: Instrumentación Electrónica Avanzada Tema: Energy Harvesting Autor: Andrés Robalino López

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Máster en Ingeniería de Control, Sistemas Electrónicos e Informática Industrial 2010-2011 Andrés Robalino López

Energy Harvesting Technology

1.- Resumen. 2.-Introducción 3.- Motivación. 4.- Operación. 4.1.- Acumulación de energía. 4.2.- Almacenamiento de Energía. 4.3.- El uso de la energía. 4.4.- Dispositivos. 4.5.- Fuentes de radiación Medioambiental. 4.6.- Biomechanical harvesting. 4.7.- Photovoltaic harvesting. 4.8.- Piezoelectric energy harvesting. 4.9.- Pyroelectric energy harvesting. 4.10.- Termoeléctricas. 4.11.- Electrostatic (capacitive) energyharvesting. 4.12.- Blood sugar energy harvesting. 4.13.- Tree metabolic energy harvesting. 4.14.- Orientaciones futuras. 5.- Conclusiones. 6.- Bibliografía.

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Energy Harvesting Technology

1.- Resumen.

Sistemas empotrados sin baterías ni conexión a la red eléctrica, ¿esposible? La respuesta es ¡Sí! Para dispositivos de ultra bajo consumo de energía, Energy Harvesting puede ser una opción. Al recolectar energía provenientes de las vibraciones que se producen cuando las personas caminan o provenientes del andar de los coches a través de los puentes, del calor que desprenden los vehículos, de las ondas de radiodifusión, de la luz, del viento, etc. Es posible capturarsuficiente energía para alimentar dispositivos muy pequeños, como dispositivos portátiles y las llamadas redes inalámbricas de sensores. Este trabajo trata de describir diversos aspectos de los sistemas de captación de energía (Energy Harvesting), arquitecturas, fuentes de energía, tecnologías de almacenamiento, tipos de nodos y aplicaciones basadas en esta tecnología.

2.- IntroducciónEnergy Harvesting (en español Aprovechamiento de la Energía) también conocido como Power Harvesting (Aprovechamiento de poder) ó Energy Scavenging (recolección de energía) es el proceso por el cual la energía proviene de fuentes externas (por ejemplo: energía solar, energía térmica, energía eólica, gradientes de salinidad y la energía cinética), es capturada y almacenada para poder alimentar apequeños dispositivos inalámbricos autónomos, como los utilizados en la electrónica portátil y en las redes de sensores inalámbricos.

Se puede decir que la tecnología Energy Harvesting proporciona pequeñas cantidad de energía para la electrónica de baja consumo. Mientras que el combustible de algunas instalaciones de generación a gran escala son muy costosos (petróleo, carbón, etc), la fuente deenergía para los dispositivos Energy Harvesting se encuentra presente dentro del medioambiente y es gratuita. Se puede tomar por ejemplo la existencia de gradientes de temperatura de la operación de un motor de combustión, otro ejemplo se da en las zonas urbanas donde existe gran cantidad de

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energía electromagnética de fondo en el medioambiente debido a la radiodifusión sonora y televisiva.

Las principales ventajas de este tipo de dispositivos que se puede accionar sin batería son:

1.- El costo (por la eliminación de las baterías y los costos de reemplazo de las mismas) 2.- La capacidad de recolección de energía en muchos lugares diferentes. 3.- Aumento de la autonomíadel dispositivo.

Por ejemplo, las baterías de los controles remotos de transceivers podrían ser sustituido por baterias de vibración (la combinación de un condensador y un generador) que recolecte la energía generada mientras se presiona una tecla.

Un sistema Energy Harvesting debe manejar los siguientes:      Detección de la fuente de energía y la generación de electricidad....