В Новосибирском государственном техническом университете НЭТИ работают над альтернативным способом получения электроэнергии. Он заключается в создании электростатических микроэлектромеханических источников питания (микрогенераторов), преобразующих энергию механических колебаний в электрическую энергию и позволяющих заменить традиционные батареи и аккумуляторы, которые требуют периодической замены или подзарядки.
«Энергия может накапливаться от внешних источников окружающей среды: свет, тепло, движение, и сохраняться в виде электрической энергии в аккумуляторе или конденсаторе. Накопленная энергия обычно используется для питания маломощных беспроводных электронных устройств: автономных информационно-измерительных систем, датчиков и беспроводных сенсорных сетей. Актуальность проекта обусловлена, во-первых, тем, что в окружающей нас среде много так называемого энергетического мусора: это различные шумы, вибрации. Во-вторых, существует потребность в автономных источниках питания для различных датчиков, которые проблематично и/или экономически нецелесообразно запитывать проводным способом. Поэтому возникла идея энергетический мусор преобразовывать в электрическую энергию и подзаряжать аккумуляторы, от которых эти датчики питаются. Мы разрабатываем устройство, основанное на преобразовании энергии механических вибраций, присутствующих в окружающей среде, в электрическую энергию с помощью электростатического микроэлектромеханического преобразователя (МЭМС-преобразователя)», — рассказал руководитель проекта, заведующий кафедрой полупроводниковых приборов и микроэлектроники факультета радиотехники и электроники НГТУ НЭТИ кандидат технических наук Дмитрий Остертак.
МЭМС-преобразователи основаны на микроэлектромеханических системах, включающих в себя механические, электрические узлы и электронные схемы. В основе работы электростатических МЭМС лежит конденсатор переменной емкости, в котором и происходит преобразование механической энергии в электрическую.
«Мы исследуем различные источники вибрации — бытовых приборов, оконного стекла при движении транспорта, колебания шпал при прохождении поезда, оцениваем, какую энергию можно получить из этих вибраций с помощью нашего устройства и достаточно ли ее будет, чтобы запитать те или иные датчики. К примеру, вибрации, связанные с прохождением поезда по рельсам, могут быть применимы в датчиках целостности железнодорожного полотна, сигнализирующих о каких-либо неполадках. Это актуально там, где нет электрификации железной дороги. МЭМС-преобразователь можно использовать в автомобилестроении — в датчиках давления шин, в медицине — в качестве источников питания для имплантированных кардиостимуляторов, а также в различных гаджетах, чтобы увеличить время автономной работы», — добавил Дмитрий Остертак.
В рамках проекта создано несколько лабораторных образцов устройства. В настоящее время ведется оптимизация и поиск способов увеличения их эффективности, чтобы была возможность получать больше энергии в результате работы микрогенератора.
