适应风速共振压电能收获机用于海上风能收集
Weijian Wu1, Zhen Pan1, Jiangtao Zhou1
1The Institute of Precision Machinery and Smart Structure, College of Engineering, Zhejiang Normal University, Yingbin Street 688, Jinhua 321004, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 13, 2024
概括
本研究介绍了一台适应风速的压电式能源收割机,用于海上风力发电. 该设备在可变风速的情况下保持稳定的输出,证明了高效的海上能源采集的潜力.
科学领域:
- 收集能源 收集能源
- 可再生能源技术可再生能源技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 海上风能具有巨大的潜力,但由于风速变化而面临挑战.
- 现有的能量采集设备在波动的环境条件下经常难以保持最佳性能.
- 环境动能有效转化为可用的电力对于远程离岸应用至关重要.
研究的目的:
- 提出和评估一款专门设计用于海上风能采集的新型风速适应共振压电能收获器 (A-PEH).
- 为了研究该设备在广泛的风速范围内保持稳定的输出旋转频率的能力.
- 在现实的海上风力条件下评估A-PEH原型的性能.
主要方法:
- 开发一个带有线圈弹结构的压电能量收割机,以限制输出旋转频率.
- 设计收割机在压电束的频率范围内在次共振状态下工作.
- 在模拟的海上风条件下制造和实验测试A-PEH原型.
主要成果:
- 该A-PEH原型演示了启动风速为4米/秒的风速.
- 该装置在风速超过6米/秒的次共振状态下有效运行.
- 最大开放电路电压达到40V,在最佳条件下平均输出功率为0.64mW.
结论:
- 开发的适应风速的压电式能源收割机在可变的海上风环境中表现出强大的性能.
- 由于A-PEH能够保持低共振运行,因此提高了A-PEH利用海上风能的效率.
- 该设备显示出在离岸应用中为传感器和低功耗电子设备供电的巨大潜力.
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