Novo sensor de velocidade do vento usa energia mínima para rastreamento meteorológico avançado
Visão geral do anemômetro de despertar por brisa (B-WA) e do nanogerador triboelétrico de rolamento (RB-TENG). a Composição e diagramas de fluxo de trabalho do B-WA. O B-WA consiste em dois RB-TENGs, um SWM, um SPM e um transmissor sem fio. b Diagrama estrutural do RB-TENG. c Imagens SEM mostrando a morfologia do eletrodo de cobre e do anel externo. d Princípio de funcionamento do RB-TENG. e Saída U OC do RB-TENG sob diversas velocidades de vento. f Saída /SC do RB-TENG sob diversas velocidades de vento. g Potência instantânea do RB-TENG sob diversas velocidades de vento. Crédito:Microssistemas e Nanoengenharia Pesquisadores revelaram um anemômetro pioneiro de despertar por brisa (B-WA), empregando um nanogerador triboelétrico de rolamento (RB-TENG) que fornece uma nova estratégia para monitoramento ambiental de baixo consumo de energia. A capacidade do B-WA de operar de forma autônoma e eficiente em diversas condições de vento marca um avanço substancial no campo do monitoramento ambiental sustentável.
Os anemômetros são ferramentas cruciais para a coleta de dados meteorológicos, essenciais para previsões meteorológicas precisas e monitoramento ambiental. Os anemômetros tradicionais muitas vezes enfrentam desafios relacionados a altos custos operacionais e de manutenção, principalmente devido ao seu alto consumo de energia quiescente e à dependência da energia da bateria. Estes desafios são particularmente graves em locais remotos onde a substituição de baterias ou a reparação de equipamentos é difícil e dispendiosa.
A introdução de anemômetros de despertar automático de baixa potência pode transformar o monitoramento ambiental, permitindo períodos de implantação mais longos, reduzindo a frequência da manutenção e aumentando a confiabilidade da coleta de dados nessas áreas críticas, mas de difícil acesso.
Um novo estudo publicado em Microsystems &Nanoengineering por uma equipe do Instituto de Nanoenergia e Nanossistemas de Pequim descreve um Anemômetro Breeze Wake-up (B-WA) projetado para melhorar drasticamente as capacidades de monitoramento remoto do clima.
O recém-desenvolvido B-WA integra os seguintes componentes principais:dois nanogeradores triboelétricos de rolamento (RB-TENGs), um módulo de autodespertar (SWM) e um módulo de processamento de sinal (SPM). O B-WA pode permanecer em um estado quiescente de potência quase zero até ser ativado por velocidades de vento superiores a 2 m/s. O RB-TENG foi projetado para gerar energia a partir do movimento dos rolamentos, que é aproveitada para despertar o dispositivo de seu estado de baixa potência.
Após a ativação, o SWM pode ativar todo o sistema em apenas 0,96 segundos, permitindo a medição da velocidade do vento em tempo real. Simultaneamente, o SPM processa a frequência dos sinais gerados pelo RB-TENG para monitorar com precisão a velocidade do vento com sensibilidade de 9,45 Hz/(m/s), garantindo uma coleta de dados precisa e confiável.
O professor Chi Zhang, cientista-chefe do projeto, afirmou:"Este dispositivo não apenas ultrapassa os limites da nanotecnologia, mas também oferece uma solução sustentável para os desafios globais de monitoramento do clima. Seu baixo consumo de energia e alta sensibilidade são cruciais para o futuro da detecção ambiental. ."
Esta tecnologia é fundamental para áreas como o planeamento agrícola e a prevenção de desastres naturais, onde informações meteorológicas precisas e oportunas podem impactar significativamente a tomada de decisões e a segurança operacional. O design robusto e de baixa manutenção do B-WA o torna ideal para integração em redes de Internet das Coisas (IoT), melhorando o monitoramento ambiental distribuído em vários setores.
