أداةٌ جديدةٌ لحصادِ طاقةِ الاهتزازات

استمع على ساوندكلاود 🎧

قامَ فريقٌ من العلماء في مركز كامبردج للإنشاء و البنى التحتية الذكيّة CSIC بتصميم أداةٍ جديدةٍ يمكنها إنتاج الطاقة بالاستفادة فقط من الاهتزازات الناتجة عن وسائل النقل والرياح، وتتميزُ هذه الأداة بأنّها لاسلكية وغير مكلفة و بأنّها قادرة على حصادِ الطاقةِ بدون الحاجة إلى مُدخرة، وقد تمّ تجربتها لأول مرة في شهر نيسان من عام 2015 في عدة أماكنَ تحتَ الهيكلِ الحاملِ لجسر الطريق الرابع في سكوتلاند.

إنّ لتقنياتِ المراقبةِ اللاسلكيةِ التي تعتمدُ على طاقةِ الاهتزازات القدرةَ على تحقيق الصيانةِ المجانيةِ والقياسِ المستقل لسلوك عناصر البناء الأساسية للبنية التحتية حتى في الأماكنِ التي يصعب الوصول إليها، مما يعطي المستخدمَ فهماً أكبر بكثير لقدرة البناء الحقيقية ومستوى أمانه.

نتائجُ التجربةِ التي أُجريت على هذا الجسر والتي أثبتت أنّ هذه التقنية تعملُ على أرض الواقع تمّ تقديمها في المؤتمر العالمي للتقنيات الميكروية والنانوية للطاقة وتطبيقاتها PowerMEMS 2015 في كامبردج في نهاية السنة.

يقول الدكتور يو Yu Jia أحد المساهمين في هذا العمل: "كانت الورقةُ البحثيّةُ التي قمنا بنشرها في المؤتمر واحدة من المساهمات الأكاديمية القليلة التي تمّ أثباتُ عملِ تقنياتِها في بيئة حقيقية، فنموذجُ آلةِ حصادِ طاقةِ الاهتزاز الكليّ الخاص بنا، أثبت قدرة هذه الآلة على توليد طاقة أكبر بشكلٍ ملحوظٍ من الطاقة التي تولدها الأجهزة التي تعتمد الطرقَ التقليديةَ في تجميعِ طاقةِ الاهتزاز، ويمكن أن تكون حلاً مناسباً يحقق الاكتفاء الذاتي ويُكمّل تقنيات الحساسات اللاسلكية الحديثة والناشئة، بحيث تشكل العمودَ الفقري للبنى التحتية اللاسلكية المتنامية".

فالطريقةُ الرنانةُ التقليديةُ لجمعِ الطاقة الحركية تقتصرُ بالعادة على الموجات ذاتِ التردد الواحد، أما الجهازُ الخاص بCSIC فيجمع بين الرنين المباشر والرنين الحدودي بهدف تحسينِ الاستجابةِ ومردودِ الطاقة من العالم المحيط بها.

إنّ التصميمَ على أرضِ الواقعِ يعتمدُ على المبدأ الكهرومغناطيسي في حصادِ الطاقة، وقد تمّ تصميمه ليتمكّنَ من العمل على مستويي الرنين مع سعةِ عملٍ تقارب الـ 126 سم مكعب، وقد تمكنت آلة الحصاد هذه إنتاجَ طاقةٍ كهربائية متناوبة تجاوزت 1 ميلي واط بشكل وسطي، معتمدةً على الاهتزازات التي تسببها حركةِ السيرِ والرياح في هياكلِ التدعيم الجانبية تحتَ سطحِ الجسر، وقامت بواجبها على أكمل وجهٍ بتوفيرِ طاقةٍ دوريةٍ ومستمرةٍ؛ لتغذية الإرسال اللاسلكي بواسطةِ طاقةِ الاهتزازِ المأخوذة من الطاقات الحركية المحيطة.

يقول الدكتور يو:" مكّننا هذا الاختبار الميداني الصغيرُ من توفيرِ الإثبات الأوليّ لإمكانية تطبيقِ أنظمةِ مراقبةٍ صحيّةٍ لاسلكيةٍ تعملُ بطاقةِ الاهتزاز في البنى التحتية للعالم الحقيقي، حيث الاهتزازات منتشرةٌ بشكلٍ واسعٍ وموزعةٌ على فترات متقطعة. نحن الآن نسعى لتحسينِ متانةِ النموذجِ من هذه الآلة وتحسين دائرة التكييف والتخفيف من مستلزمات الطاقة، و دمج أنظمة التحسس ضمنَ خليةٍ يتمّ تغذيتها بطاقة الاهتزاز بهدف الوصول إلى التجاربِ طويلة الأمد على أرض الواقع في المستقبل القريب".

يتم تأسيس شركة “8power” لتبّني عمليةِ تسويقِ هذه التقنية، ويقولُ روبرت تريزونا من IP مجموعة plc، وهي منظمةٌ تعتبرُ رأسَ مالٍ استثماري للشركات التكنلوجية البريطانية :" تعتبرُ تكنولوجيا حصادِ طاقةِ الاهتزاز التي قدمتها CSIS ابتكاراً على مستوى العالم مع أسواق كبيرة وعديدة محتملة لها".

وتمّ نشرُ الورقةِ البحثية بعنوان “A vibration powered wireless mote on the Forth Road Bridge” في مجلة : “Journal of Physics: Conference Series” .

كما رأينا عزيزي القارئ فإن هذه التقنية الواعدة ستساعدُ وبشكلٍ كبيرٍ على نشر عمليةِ مراقبةِ الطرقات، وزيادة قدرتنا على اتّخاذ القرارات المناسبة في مكانها المناسب مع توفير تكاليف تمديدات الطاقة أو أجور المراقبين في المناطق النائية.

المصدر:

هنا