ศึกษาเกี่ยวกับพลังงาน

เมื่อสัมผัสกับลมที่มีความเร็วต่ำถึง 2 เมตรต่อวินาที (m/s) อุปกรณ์จะสามารถผลิตแรงดันไฟฟ้าได้ 3 โวลต์ และสร้างพลังงานไฟฟ้าได้สูงถึง 290 ไมโครวัตต์ ซึ่งเพียงพอสำหรับจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์เซ็นเซอร์เชิงพาณิชย์และสำหรับ เพื่อส่งข้อมูลไปยังโทรศัพท์มือถือหรือคอมพิวเตอร์ อุปกรณ์ที่เบาและทนทานนี้เรียกว่าเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานลม และยังเปลี่ยนกระแสไฟที่ไม่ได้ใช้งานไปยังแบตเตอรี่ ซึ่งสามารถเก็บไว้ที่อุปกรณ์จ่ายไฟในกรณีที่ไม่มีลม นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าสิ่งประดิษฐ์ของพวกเขามีศักยภาพในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในหลอดไฟไดโอดเปล่งแสง (LED) และเซ็นเซอร์ตรวจสอบสภาพโครงสร้าง สิ่งเหล่านี้ใช้กับโครงสร้างในเมือง เช่น สะพานและตึกระฟ้า เพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้าง แจ้งเตือนวิศวกรถึงปัญหาต่างๆ เช่น ความไม่เสถียรหรือความเสียหายทางกายภาพ ด้วยขนาดเพียง 15 เซนติเมตรคูณ 20 เซนติเมตร อุปกรณ์นี้สามารถติดตั้งที่ด้านข้างของอาคารได้อย่างง่ายดาย และเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมในเมือง เช่น ชานเมืองสิงคโปร์ ซึ่งมีความเร็วลมเฉลี่ยต่ำกว่า 2.5 เมตร/วินาที นอกพายุฝนฟ้าคะนอง[1 ]. ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในวารสารMechanical Systems and Signal Processingในเดือนกันยายน ศาสตราจารย์ Yang Yaowen วิศวกรโครงสร้างจาก School of Civil and Environmental Engineering (CEE) ของ NTU ซึ่งเป็นผู้นำโครงการกล่าวว่า "ในฐานะแหล่งพลังงานหมุนเวียนและสะอาด การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานลมได้รับความสนใจจากการวิจัยอย่างกว้างขวาง การวิจัยของเรามีเป้าหมายเพื่อจัดการกับ ขาดเครื่องเก็บเกี่ยวพลังงานขนาดเล็กสำหรับการทำงานที่เป็นเป้าหมายมากขึ้น เช่น การจ่ายไฟให้กับเซ็นเซอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก นอกจากนี้ อุปกรณ์ที่เราพัฒนาขึ้นยังทำหน้าที่เป็นทางเลือกที่เป็นไปได้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดเล็ก เนื่องจากเครื่องเก็บเกี่ยว พลังงาน ลมของเราเป็นแบบพอเพียงและจะ ต้องการการบำรุงรักษาเป็นครั้งคราวเท่านั้น และไม่ใช้โลหะหนัก ซึ่งหากกำจัดไม่ถูกวิธีอาจทำให้เกิดปัญหาต่อสิ่งแวดล้อมได้" นวัตกรรมดังกล่าวได้รับความสนใจจากภาคอุตสาหกรรม ทีมวิจัยของ NTU กำลังทำงานเพื่อการค้าสิ่งประดิษฐ์ของพวกเขา การศึกษาซึ่งนำเสนอนวัตกรรมที่สามารถช่วยลดขยะอิเล็กทรอนิกส์และหาแหล่งพลังงานทางเลือก สะท้อนให้เห็นถึงความมุ่งมั่นของ NTU ที่จะลดผลกระทบของเราที่มีต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งเป็นหนึ่งในสี่ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ของมนุษยชาติที่มหาวิทยาลัยพยายามแก้ไขผ่าน NTU แผนยุทธศาสตร์ปี 2568 ขี่ลม อุปกรณ์นี้ได้รับการพัฒนาเพื่อใช้ประโยชน์จากพลังงานลมอย่างมีประสิทธิภาพด้วยต้นทุนที่ต่ำและมีการสึกหรอต่ำ ตัวเครื่องทำจากไฟเบอร์อีพ็อกซี่ ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่มีความทนทานสูง โดยมีส่วนยึดหลักที่โต้ตอบกับลมและทำจากวัสดุราคาไม่แพง เช่น ทองแดง อลูมิเนียมฟอยล์ และโพลิเตตระฟลูออโรเอทิลีน ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่ทนทานซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเทฟลอน เนื่องจากการออกแบบโครงสร้างแบบไดนามิก เมื่อรถเก็บเกี่ยวสัมผัสกับกระแสลม เครื่องจะเริ่มสั่นสะเทือน ทำให้จานของมันเข้าใกล้และออกจากตัวหยุด สิ่งนี้ทำให้เกิดประจุขึ้นบนแผ่นฟิล์ม และกระแสไฟฟ้าจะก่อตัวขึ้นเมื่อมันไหลจากแผ่นอลูมิเนียมฟอยล์ไปยังแผ่นฟิล์มทองแดง ในการทดสอบในห้องปฏิบัติการ รถเกี่ยวข้าวที่พัฒนาโดย NTU สามารถจ่ายไฟ LED 40 ดวงอย่างสม่ำเสมอที่ความเร็วลม 4 เมตร/วินาที นอกจากนี้ยังสามารถกระตุ้นอุปกรณ์เซ็นเซอร์และจ่ายไฟให้เพียงพอเพื่อส่งข้อมูลอุณหภูมิห้องไปยังโทรศัพท์มือถือแบบไร้สาย สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าเครื่องเกี่ยวนวดไม่เพียงแต่ผลิตกระแสไฟฟ้าเพื่อให้จ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ได้อย่างสม่ำเสมอเท่านั้น แต่ยังสามารถเก็บประจุไฟฟ้าส่วนเกินที่เพียงพอเพื่อให้อุปกรณ์ทำงานต่อไปได้เป็นระยะเวลานานในกรณีที่ไม่มีลม ศาสตราจารย์ Yang กล่าวเสริมว่า "พลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานหมุนเวียน ไม่ปนเปื้อน ไม่มีวันหมด และลดการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิลซึ่งเป็นต้นกำเนิดของก๊าซเรือนกระจกที่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน สิ่งประดิษฐ์ของเราได้รับการพิสูจน์แล้วว่าควบคุมได้อย่างมีประสิทธิภาพ แหล่งพลังงานที่ยั่งยืนนี้สำหรับชาร์จแบตเตอรี่และไฟ LED แสดงศักยภาพในการเป็นเครื่องกำเนิดพลังงานเพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นต่อไป ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าและใช้พลังงานน้อยกว่า" ทีมงานของ NTU จะทำการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อปรับปรุงฟังก์ชันการจัดเก็บพลังงานของอุปกรณ์ รวมทั้งทำการทดลองกับวัสดุต่างๆ เพื่อปรับปรุงกำลังขับ นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังอยู่ระหว่างยื่นขอจดสิทธิบัตรกับ NTUitive ซึ่งเป็นบริษัทด้านนวัตกรรมและองค์กรของ NTU