Энергия от вибрации рельс сможет питать микроэлектронику

Ученые из Института микроэлектромеханических систем (IMTEK) при Университете Фрайбурга решили расширить свои знания об энергетических возможностях наземного транспорта. В результате была разработана система сенсоров, получающих питание от вибрации железной дороги во время прохождения по ней поезда.

Датчики ускорения были установлены в двух тоннелях - автомобильном Пфендер неподалёку от Брегенца (Австрия) и железнодорожном Лёчберг в швейцарских Альпах. Информация от движения автомобилей записывалась в течение нескольких минут каждого часа, в тоннеле же для поездов – в момент прохождения каждого состава.

По результатам испытаний было выяснено, что вибрация автомобилей смягчается за счет шин и амортизаторов, а вот поезда вполне пригодны для получения энергии. Несмотря на то, что такой энергии вырабатывается очень мало и питать ею полноценный генератор электричества невозможно, выделяемых рельсами «крох» хватит обеспечения работы микроэлектроники.

Ученые прикрепили к шпале пьезоэлектрическую систему, работающую в большом диапазоне частот, так как у разных типов вагонов разная частота вибрации. Создаваемое таким образом электричество концентрируется в конденсаторе, который снабжает им сенсор по мере необходимости. Упрощенная конструкция сенсора позволяет снизить потребляемую энергию с нескольких микроватт до 70 нановатт.

Новая технология сможет полностью обеспечить энергией системы беспроводных датчиков, следящих за возможными повреждениями тоннеля. Благодаря ей опадает необходимость регулярно заменять батарейки этим устройствам на всем протяжении тоннеля. В будущем ученые планируют усовершенствовать эту систему выработки электричества для того, чтобы можно было проводить мониторинг еще и состояния вагонных колес.

(На рисунке - система сбора энергии от железнодорожного полотна)