Hay energía en los árboles ondulantes

Imagina un bosque de árboles, meciéndose con la brisa. Ahora imagine que podría capturar esa energía y usarla para el bien, por ejemplo, para evitar el derrumbe mortal de un puente.

Eso es lo que Ryan Harne, un investigador de la Universidad Estatal de Ohio, está tratando de hacer. Especie de. Él construyó pequeñas máquinas que imitan las propiedades estructurales de los árboles, lo que permite capturar la energía de manera más eficiente y convertirla en electricidad.

¿Para qué sirve un generador de árboles pequeños? Imagínese esto: en todo el mundo, los edificios, puentes y aviones están equipados con sensores para medir las vibraciones, que indican si la estructura se está deteriorando y existe riesgo de colapso.

"Estos han estado proliferando después de una serie de grandes catástrofes estructurales, como puentes colapsando", dice Harne. Inverso.

Individualmente, estos sensores no usan mucha energía, pero tomados en conjunto, su consumo de energía es bastante grande. Hoy en día, dependen principalmente de baterías desechables, que son inútiles y dañinas para el medio ambiente.

"La bombilla fue que, hey, intentemos alimentar los sensores utilizando las vibraciones que realmente están monitoreando", dice Harne. Es una pregunta en la que los investigadores han estado trabajando durante unos 25 años.

Y ahí es donde entran los árboles. Los árboles tienen propiedades estructurales realmente interesantes que regulan cómo reaccionan a las condiciones de viento.

Resulta que exhiben este extraño fenómeno llamado resonancia interna: las ramas más pequeñas en el exterior del árbol oscilan rápidamente en el viento, y esta energía se transfiere a oscilaciones de períodos más largos en ramas más grandes y en el tronco. De esta manera, la energía se disipa y el árbol puede soportar ráfagas más violentas.

"Hay una evidencia realmente buena de los botánicos de que los árboles usan una distribución realmente notable de sus frecuencias en la que oscilan, y eso ayuda a consolidar la energía con fines de amortiguación", dice Harne.

Se preguntó si podría aprovechar el mismo principio hacia otro extremo: capturar energía. Construyó una estructura de árbol simple a partir de acero: un "tronco" de seis pulgadas con una única "rama" de tres pulgadas unida en un ángulo de 90 grados. La estructura estaba equipada con una tira de material electromagnético, que sirve para convertir la energía vibratoria en electricidad.

Luego conectó su arbolito a un dispositivo que lo sacudía de un lado a otro con una alta frecuencia. Al principio, no parecía hacer mucho, aunque se registró alguna actividad eléctrica.

Pero cuando inyectó algo de “ruido” en el sistema, una aleatorización del patrón de vibración que podría simular una ráfaga de viento o un terremoto, el sistema alcanzó un punto de inflexión y las oscilaciones de mayor frecuencia de la rama se transfirieron a un período más largo, y oscilaciones de mayor amplitud en el tronco del árbol. Lo bueno de esto es cuánto más eficientemente se convierten esas vibraciones en electricidad: el sistema más que duplicó su salida de voltaje después de que se activó la resonancia interna.

El experimento demuestra el potencial de los sensores vibratorios que se alimentan a sí mismos. Pero Harne dice que es difícil despertar el interés de la industria en un mundo tan unido a la tecnología desechable.

"¿Cuándo lo veo venir en línea? Probablemente requeriríamos una mayor demanda de autosostenibilidad. No estoy seguro de que eso sea lo más exigente en nuestra sociedad ", dice.

Harne no es el único que intenta comercializar el potencial de potencia de las vibraciones. Una compañía ha propuesto generadores de energía eólica que oscilan en lugar de girar, como una forma de reducir el ruido y el daño a la vida silvestre. La energía de las olas del océano, que potencialmente podría generar una enorme cantidad de electricidad, funciona con los mismos principios.