보행자로부터 에너지를 수확하는 것은 스마트 인프라의 센서 전력을 공급하고 구조적 건강을 모니터링하며 환경 감지 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있습니다. 에너지 수확 타일은 스포츠 경기장, 공항, 기차역, 쇼핑몰, 사무실 및 아파트 블록과 같은 대량의 보행자 경로 및 지역에 잠재적 인 응용 프로그램이 있습니다.
그러나, 에너지 수확 타일에 대한 현재의 대부분의 연구는 미세 웨이트 또는 나노 웨이트 수준에 중점을 둡니다. 최첨단 전자기 에너지 수확 타일은 에너지 수확 효율이 낮습니다. 또한 상단 패널 수직 이동이 너무 커서 걷는 사람이 불편 함을 느낄 수 있습니다. 기존 에너지 수확 타일은 더 높은 효율, 더 많은 전력 출력 및 실제 용도에 더 컴팩트 한 구조를 갖도록 크게 향상 될 수 있습니다.
버지니아 테크 (Virginia Tech)의 연구원들은 발판에서 운동 에너지를 효율적으로 수확 할 수있는 새로운 에너지 수확 타일을 내놓았습니다. 에너지 수확 타일은 일반 타일처럼지면에 포장 될 수 있도록 얇은 (5cm)로 설계되었습니다. 풋 스트라이크 동안 상단 패널의 변위 변화는 발전기의 회전 운동으로 전달되므로 운동 에너지가 수확됩니다. 일원 클러치 및 플라이휠을 포함한 새로운 디자인은 에너지 수확 타일에 통합되어 풋 스트라이크 당 수확 된 에너지의 양을 증가시킵니다.
모델링 및 매개 변수 튜닝을 통해 최적의 전력 출력 및 고효율이 달성됩니다. 최상위 패널 움직임은 인간 걷기와의 간섭이 가장 적기 위해 6mm로 설계되었습니다. 타일 상단 패널 아래의 스프링은 발판이 끝난 후 상단 패널을 원래 위치로 다시 밀어 넣습니다. 수많은 타일이 도로 또는 지역을 형성하기 위해 축소 될 수 있습니다.
실험 결과에 따르면 전형적인 인간 보행 중에 에너지 수확 타일은 평균 전력 3.6W, 최대 전력은 12W, 단계당 평균 에너지 출력은 1.8 j입니다. 이 에너지 수확 타일은 기존 에너지 수확 타일에 비해 훨씬 높은 효율을 가지고 있습니다. 타일의 수가 도로로 확장되고 타일의 개인 수가 증가함에 따라 에너지 수확은 비늘이 높아집니다. 에너지 저장 및 관리를 통해 에너지는 전원 공급 센서, 충전 휴대 전화 또는 전원 가로등과 같은 많은 응용 분야에 사용될 수 있습니다.
에너지 수확 타일 자체는 "스마트 캠퍼스"의 일부가되는 보행자 정보를 수집하는 센서로 구성 될 수 있습니다. 저녁 시간 동안 에너지 수확 타일 스케일 업 도로에서 감지 된 활동에 따라 조명을 켜거나 끄질 수 있습니다. Energy Harvesting Paver는 이미 Virginia Tech ICAT Day에 표시되어 공개적으로 테스트되었습니다. 에너지 수확 타일은 방수로 설계되었으며 여러 라운드의 테스트에서 살아 남았습니다. 연구팀은 또한 연구를 마치고 캠퍼스에 설치할 준비를하기 위해 대중으로부터 기부금을 받았습니다. 현재 Virginia Tech의 Drillfield에 설치 될 계획 중입니다.
이러한 결과는 최근 저널 Applied Energy 에 발표 된 새로운 고효율 에너지 수확 포장 자의 디자인, 시뮬레이션 및 실험이라는 제목의 기사에 설명되어 있습니다. . 이 작품은 Mingyi Liu, Rui Lin, Shengxi Zhou, Yilun Yu, Aki Ishida, Margarita McGrath, Brook Kennedy, Muhammad Hajj 및 Virginia Tech의 Lei Zuo가 수행했습니다.
