Os pesquisadores da Universidade de Warwick foram inspirados pelo movimento único das folhas trêmulas do álamo, para conceber um mecanismo de captação de energia que pudesse alimentar sensores meteorológicos em ambientes hostis e poderia até ser um suprimento de energia de reserva que poderia salvar e estender a vida de futuros rovers de Marte.

Nos últimos anos, os graduandos do terceiro ano em engenharia da Universidade de Warwick têm recebido a tarefa de examinar o quebra-cabeça de por que Aspen deixa a aljava na presença de uma leve brisa. Os pesquisadores de engenharia da University of Warwick Sam Tucker Harvey, Dr. Igor A. Khovanov, e o Dr. Petr Denissenko foram inspirados a examinar mais de perto essa tarefa que eles definiam anualmente para seus alunos e a levar o fenômeno um passo adiante.

Eles decidiram investigar se os mecanismos subjacentes que produzem a aljava de baixa velocidade do vento nas folhas de Aspen poderiam gerar energia elétrica de forma eficiente e eficaz, simplesmente explorando o movimento mecânico gerado pelo vento de um dispositivo modelado na folha. Eles publicaram hoje 18 de março de 2019 a resposta a essa pergunta como um artigo intitulado "A Galloping Energy Harvester com Flow Attachment" em Cartas de Física Aplicada e a resposta é um sonoro sim.

University of Warwick Ph.D. o pesquisador de engenharia Sam Tucker Harvey, o autor principal do artigo, disse:

"O que é mais atraente sobre esse mecanismo é que ele fornece um meio mecânico de geração de energia sem o uso de rolamentos, que pode deixar de funcionar em ambientes com frio extremo, aquecer, poeira ou areia. Embora a quantidade de energia potencial que pode ser gerada seja pequena, seria mais do que suficiente para alimentar dispositivos elétricos autônomos, como aqueles em redes de sensores sem fio. Essas redes podem ser utilizadas para aplicações como o fornecimento de detecção automática do tempo em ambientes remotos e extremos. "

O Dr. Petr Denissenko observou ainda que uma aplicação futura poderia ser uma fonte de alimentação de backup para os futuros landers e rovers da Mars.

"O desempenho do Mars rover Opportunity excedeu em muito os sonhos de seus projetistas, mas até mesmo seus painéis solares de trabalho árduo foram provavelmente superados por uma tempestade de poeira em escala planetária. Se pudéssemos equipar futuros rovers com um coletor de energia mecânico de backup baseado nesta tecnologia , pode promover a vida da próxima geração de rovers e landers de Marte. "

A chave para o vento fraco das folhas de Aspen, mas a aljava de grande amplitude, não é apenas o formato da folha, mas o mais importante, está relacionada à forma efetivamente plana do caule.

Os pesquisadores da Universidade de Warwick usaram modelagem matemática para chegar a um equivalente mecânico da folha. Eles então usaram um túnel de vento de baixa velocidade para testar um dispositivo com uma viga cantilever como a haste plana da folha de Aspen, e uma ponta de lâmina curva com uma seção transversal de arco circular atuando como a folha principal.

A lâmina foi então orientada perpendicularmente à direção do fluxo, que permite que a colheitadeira produza oscilações autossustentadas em velocidades de vento incomumente baixas, como a folha do álamo. Os testes mostraram que o fluxo de ar fica preso à face posterior da lâmina quando a velocidade da lâmina torna-se alta o suficiente, portanto, agindo de forma mais semelhante a um aerofólio do que aos corpos escarpados que têm sido tipicamente estudados no contexto da captação de energia eólica.

Na natureza, a propensão de uma folha a tremer também é aumentada pela tendência do caule fino de se torcer com o vento em duas direções diferentes. Contudo, os pesquisadores modelando e testando descobriram que não precisavam replicar a complexidade adicional de um grau adicional de movimento em seu modelo mecânico. Simplesmente replicar as propriedades básicas da haste plana em uma viga cantilever e ponta de lâmina curva com uma seção transversal de arco circular atuando como a folha principal foi o suficiente para criar movimento mecânico suficiente para coletar energia.

Os pesquisadores examinarão a seguir quais tecnologias de geração de energia baseadas em movimento mecânico seriam mais capazes de explorar este dispositivo e como o dispositivo poderia ser melhor implantado em matrizes.