Nomada Q : cinética

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Un equipo de científicos pertenecientes al MIT de Massachusetts, han desarrollado un nuevo chip electrónico que podría marcar un primer paso crítico hacia la batería de sistemas libres. El chip con capacidad de operar en niveles extremadamente bajos de energía, puede obtener energía a partir de diversas fuentes - incluyendo la luz del sol , fuentes térmicas y las vibraciones que se produce en el medio ambiente. De incorporarse esta tecnología en multitud de electrodomésticos, dispositivos sanitarios, sensores, aparatos electrónicos, dispositivos electrónicos, gadgets....Aseguraria el suministro y almacenamiento de energía de forma autónoma, sin necesidad de recurrir a las fuentes tradicionales de eléctrica.

El equipo responsable del desarrollo del nuevo chip está dirigido por el profesor del MIT Anantha Chandrakasan. Los resultados publicados en la versión digital Solid State Circuits, indica que el objetivo del equipo es crear un chip que logre un uso eficiente de fuentes de energía múltiples en un único dispositivo compartido. El trabajo previo del laboratorio del MIT se ha centrado en el desarrollo de chips de computadoras y en la comunicación inalámbrica, que puedan operar a niveles de potencia muy bajos.

El chip consiste en el diseño de una arquitectura de doble vía para el aprovechamiento energético, obteniendo una mejora eficiencia máxima entre el 11% -13% con respecto al tradicional enfoque de dos etapas. El sistema implementado consiste en una matriz de conmutación reconfigurable multi-entrada, multi-salida que combina la energía de tres distintas fuentes de recolección de energía fotovoltaica, termoeléctrica, y piezoeléctrica. El sistema puede manejar voltajes de entrada de 20 mV a 5 V, siendo capaz de extraer la máxima potencia de los recolectores individuales al mismo tiempo utilizando un inductor clave.

La mayoría de los sistemas informáticos que generan electricidad a partir de factores ambientales se centran en una fuente particular o interruptor entre ellos a fin de tomar ventaja del que genera una mayor energía en un momento dado, pero el equipo del MIT cree que se puede hacer uso de una gama de fuentes de energía al mismo tiempo. Las eficiencias máximas logradas con el intercambio de inductor son el 83%, 58% y 79% para reforzar la fotovoltaica, termoeléctrica y piezoeléctricos.

Los dispositivos individuales aprovechan estas fuentes de energía, como la diferencia entre la temperatura del cuerpo y el medio ambiente, o los movimientos y vibraciones de cualquier objeto o persona, la combinación de la potencia de estas fuentes variables requiere un sofisticado sistema de control, integrados en un chip único inductor de tiempo compartido, un componente crucial para apoyar a los convertidores múltiples.

Con innovaciones como éstas en las que se combinan múltiples fuentes de energía, estos sistemas pueden ahora comenzar a aumentar la funcionalidad. Los beneficios de la operación de múltiples fuentes, no sólo incluyen el máximo pico de energía sino además de la garantía en el suministro al operar en diferentes entornos y fuentes.

Las tecnologías limpias cada vez dependen más de las baterías, en particular de las que estan fabricadas con iones de litio. Todo, desde los coches eléctricos, las soluciones de almacenamiento para instalaciones de energía renovable, así como casi todos nuestros gadgets como por ejemplo moviles portátiles utilizan este modelo de almacenamiento. El que debido a su intenso uso ha experimentado una mejoria en las especificaciones que presenta, sobre todo en su capacidad de almacenamiento y durabilidad, inconvenientes que ante las nuevas necesidades la tecnologia actual esta llegando a su limite de su capacidad.

Investigadores del Laboratorio Ambiental de Ciencias Moleculares (EMSL), han desarrollado un innovador prototipo que mediante el uso de nanopartículas de silicio que ala hinchanse aumentan la cantidad de iones de litio que pueden ser almacenados, multiplicando por siete la cantidad de energia que podria llegar almacenar, alargando la vida util hasta cinco veces las actuales. Este avance podría conducir a la fabricación de baterías que no sólo poseen mas capacidad para almacenar mucha más energía, sino que reducen los costes de fabricación en su fabricación a escala industrial ademas de alargar su vida util, lo que abre un sin fin de posibilidades.

Las propiedades de las baterías de Li-ion, como la ligereza de sus componentes, su elevada capacidad energética y resistencia a la descarga, la ausencia de efecto memoria o su capacidad para operar con un elevado número de ciclos de regeneración, han permitido el diseño de acumuladores livianos, de pequeño tamaño y variadas formas, con un alto rendimiento, especialmente adaptados para las aplicaciones de la industria electrónica de gran consumo. Desde la primera comercialización a principios de los años 1990 de un acumulador basado en la tecnología Li-ion, su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música

Las baterías de ión litio generan electricidad debido a la circulacion de los iones de litio a través de un electrolito. En una batería completamente cargada, los iones de litio se almacenan en un cátodo, de óxido de litio cobalto (LiCoO2), que es estable en el aire. Cuando está en uso, el flujo de iones de litio flujo desde el cátodo a través de un electrolito en el ánodo, comúnmente de carbono.

Durante la recarga, los iones son empujados hacia atrás hacia el cátodo donde comienza su ciclo. Los investigadores han construido sobre la tecnología actual, creando un nuevo tipo de ánodo compuesto de nanopartículas de silicio individuales dentro de los depósitos de carbono, como las yemas de los huevos en el interior de la clara. En este nuevo diseño, el flujo de iones de litio, viaja desde el cátodo a través del electrolito, difundiendose a través de las celdas de carbono, y en el silicio, que puede contener diez veces mas particulas en forma de iones de litio.

El ser humano en cualquier actividad, ya sea intelectual o física genera energía residual que en la practica totalidad de los caso se pierde, si toda esa energía se destinara al suministro ordinario, se cubriría buena parte de la demanda de electricidad que precisamos, además de que estaríamos ante una inagotable de energía y limpia, que contribuiría a reducir los niveles de contaminación en nuestras congestionadas ciudades. Ya conocemos algunos ejemplos de tecnología aplicada al ámbito social, que aprovecha por ejemplo los desplazamientos de los peatones, para producir energía de origen cinética.

Citylight es un sistema híbrido de iluminación urbana impulsada por dos fuentes distintas: el ejercicio físico activo y la eficiencia en el ahorro de consumo eléctrico, para eso los aparatos de fittnes que generan la energía a partir del ejercicio corporal de sus usuarios, incorpora iluminación de bajo consumo LED que sustituye a las bombillas tradicionales. El modelo interactivo de la iluminación lineal en el centro del poste indica si la lámpara LED está siendo cargada y presenta el estado actual de la batería, lo que anima a la gente a participar en el ejercicio verde. Un monitor situado en el poste muestra las calorías quemadas y la duración de la iluminación aportado por el ejercicio individual.

El mobiliario que esta en periodo de prueba, a la espera de que se comercialice, ha sido galardonado en el concurso Green Dot Award, en el apartado Concept. Este concepto podría ahorrar una cantidad significativa del gasto público de energía con la utilización de la energía cinética humana. Además, motivando y haciendo hincapié en un estilo de vida saludable para los individuos, de la comunidad donde se ubicara.