15
Piezo-Breakwater

Piezo breakwater

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Piezo breakwater

Piezo-Breakwater

Page 2: Piezo breakwater

Resumen.

El proyecto en estado de idea tiene como finalidad la proposición de un método de generación de energía a partir de los movimiento elípticos del rompimiento de las olas implementando la tecnología de la piezoelectricidad.

Este tipo de energía renovable no convencional será adquirida y almacenada con el fin de aportar a los consumos energéticos de las luminarias del borde costero.

Page 3: Piezo breakwater

Introducción.

Las energías renovables se caracterizan por tener un proceso de transformación en que sus energías no se agotan. La categoría de convencional o no convencional tiene relación con el grado de desarrollo de las tecnologías para su aprovechamiento.

Todo desarrollo energético va en beneficio de aumentar las fuentes generadoras, ya que la electricidad se ha transformado en un servicio básico primordial en que se ha basado todo tipo de desarrollo industrial, particular e incluso social.

La implementación de ERNC puede tener un alto costo, por su novedad, baja implementación y poca tecnología desarrollada para obtenerla. La piezoelectricidad es una tecnología sencilla que por medio de su compresión y expansión genera una diferencia de potencial, ayudando a la obtención de energía.

Page 4: Piezo breakwater

Efecto Piezoeléctrico.

El efecto piezoeléctrico se produce en algunos materiales cristalinos que al aplicarles una fuerza de presión tienden a deformarse molecularmente chocando los átomos entre sí. Cuando se comprime el cristal, los átomos ionizados (cargados) presentes en la estructura de cada celda de formación del cristal se desplazan, provocando la polarización eléctrica de ella. Debido a la regularidad de la estructura cristalina, y como los efectos de deformación de la celda suceden en todas las celdas del cuerpo del cristal, estas cargas se suman y se produce una acumulación de la carga eléctrica, produciendo una diferencia de potencial eléctrico entre determinadas caras del cristal que puede ser muchos voltios. Este efecto funciona también a la inversa, cuando se aplica un campo eléctrico a ciertas caras de una formación cristalina, esta experimenta distorsiones mecánicas (efecto piezoeléctrico inverso).

Page 5: Piezo breakwater

Efecto Piezoeléctrico.

Page 6: Piezo breakwater

Efecto Piezoeléctrico.

Los materiales piezoeléctricos pueden convertir la tensión mecánica en electricidad, y la electricidad en vibraciones mecánicas. El cuarzo es un ejemplo de un cristal piezoeléctrico natural. Los cristales de cuarzo están hechos de átomos de silicio y oxígeno en un patrón repetitivo. En el cuarzo, los átomos de silicio tienen una carga positiva y los átomos de oxígeno tienen una carga negativa. Normalmente, cuando el cristal no está bajo ningún tipo de estrés externo, las cargas se dispersan uniformemente en las moléculas a través del cristal. Pero cuando el cuarzo se estira o exprime, el orden de los átomos cambia ligeramente. Este cambio causa que las cargas negativas se acumulen en un lado y las cargas positivas se acumulen en el lado opuesto. Cuando haces un circuito que conecta un extremo del cristal con el otro, puedes utilizar esta diferencia potencial para producir corriente. Entre más aprietas el cristal más fuerte será la corriente eléctrica. Por el contrario, enviar una corriente eléctrica a través del cristal cambia su forma.

Page 7: Piezo breakwater

Aplicaciones de la piezoelectricidad.

Entre las aplicaciones actuales ya en pleno funcionamiento a lo largo de todo el mundo podemos señalar las siguientes:

Page 8: Piezo breakwater

Club4Climate:

La pista de baile piezoeléctrica ubicada en Londres, utiliza cristales de cuarzo y cerámica para transformar cada salto o golpe en electricidad. Con esta acción una serie de baterías conectadas al suelo, que en reunión proporcionan alrededor del 60% de la energía para llenar el local de luz y sonido.

Page 9: Piezo breakwater

Aeropuerto de Inglaterra:

La empresa Pavegen han instalado 51 azulejos de la Terminal 3 del aeropuerto de Heathrow, encender luces LED situadas a lo largo del pasillo principal. La iluminación del pasillo ilumina en correspondencia a las baldosas, posiblemente permitiendo el análisis de datos de pisadas y mapas de calor en el futuro.

Page 10: Piezo breakwater

Vortex Bladeless:

Un generador eólico sin turbina ni aspas, que ocupa menos materiales y es mas barato en su construcción que una turbina eólica convencional.

Este generador toma ventaja del efecto aerodinámico denominado vorticidad que ocurre cuando el viento choca con una estructura solida, haciendo oscilar la estructura, la cual captura la energía producida mediante el efecto piezoeléctrico.

Page 11: Piezo breakwater

Problema.

En busca de aquellas energías que son producidas en el diario vivir y que además no son aprovechadas, se ha querido profundizar en la energía cinética de las olas.

El movimiento elíptico del rompimiento de las olas es constante durante el día y la noche, y produce una gran cantidad de energía la cual no esta siendo aprovechada a pesar de los problemas energéticos que sufre Chile.

Aprovecharemos estas fuerzas ejercidas para implementar una tecnología que obtenga aquella energía perdida en el fenómeno físico. Es importante adecuar el proyecto en zonas en las cuales se produzca la mayor cantidad de rompimientos de olas durante el día.

Page 12: Piezo breakwater

Solución.

El proyecto en estado de idea consiste básicamente en un tendido escamado construido con materiales piezoeléctricos, los cuales serán sometidos a fuerzas de deformación constante producido por el rompimiento de las olas y su posterior recogimiento. O en su defecto en base a los futuros prototipos otro dispositivo que ocupe piezoelectricidad en el cual pueda ser transformado el movimiento elíptico en fuerzas de compresión y descompresión.

Aprovechando de esta manera la energía generada por el rompimiento de las olas a lo largo de Chile.

Page 13: Piezo breakwater

Introducción al concepto.

Piezo-Breakwater (O rompe olas piezoeléctrico) Chile es uno de los países privilegiados con un extenso litoral, el cual es

bañado por el océano pacifico en una extensión de mas de 8.000 km, donde la fuerza implacable de las olas azota día a día nuestras costas.

En base a los avances en eficiencia y nuevas aplicaciones de las tecnologías piezoeléctricas, se propone la implementación de un proyecto de generación de energía eléctrica, con la finalidad de aprovechar la energía cinética del rompimiento de las olas a lo largo de Chile.

Page 14: Piezo breakwater

Implementación.

Page 15: Piezo breakwater

Diseño del sistema.

El corazón del sistema es un elemento piezoeléctrico de deformación (bending piezoelectric device), cuya deflexión genera una diferencia de potencial entre las capas del dispositivo. Estos elementos se incorporan en un tendido escamado, el cual será implementado en quebradas litorales o costas de constante frecuencia de impacto con las olas.

Cuando la ola choca, las escamas piezoeléctricas tenderán a deformarse en el sentido de empuje de la ola. Cuando la ola se recoge, la deflexión de la escama se vera enfocada en el sentido opuesto, obteniendo de esta manera movimientos continuos de deformación y restitución del piezoeléctrico.

En sentido eléctrico, la energía generada en los procesos de deformación y restitución deberán ser rectificados debido a su alternancia y regulados para obtener energía utilizable del sistema.