Αρχές λειτουργίας και εφαρμογές της συγκομιδής ενέργειας  (energy harvesting)

Μπούγας, Γεώργιος

Operating principles and applications of energy harvesting

Μεταπτυχιακή διπλωματική εργασία

Author

Μπούγας, Γεώργιος

Date

2022-01-25

Advisor

Μαυρομμάτης, Κωνσταντίνος

Κύριο σώμα μεταπτυχιακής εργασίας (3.866Mb)

Keywords

Συγκομιδή ενέργειας ; Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων ; Πιεζοηλεκτρισμός ; Ηλεκτρομαγνητική μετατροπή ενέργειας ; Κινητική Ενέργεια

Abstract

Τις τελευταίες δεκαετίες η αυξανόμενη ανάγκη για ενέργεια έχει οδηγήσει τους ερευνητές στην αναζήτηση νέων φτηνών τρόπων παραγωγής. Σε συνδυασμό με την εξάπλωση της ευαισθητοποίησης για την παγκόσμια κλιματική αλλαγή, τα πράσινα ηλεκτρονικά γίνονται όλο και πιο δημοφιλής ως εναλλακτική λύση για τη μείωση της ρύπανσης και η ενεργειακή αποδοτικότητα είναι πλέον ένα πρωταρχικό χαρακτηριστικό για την επίτευξη ενός τέτοιου στόχου. Με τις παρούσες υπολογιστικές απαιτήσεις στα πεδία ενσωματωμένων συστημάτων, ασύρματων δικτύων αισθητήρων και ηλεκτρονικών χαμηλής ισχύος, απαιτείται μια εναλλακτική λύση στην εξεύρεση πηγών ενέργειας καθώς οι μπαταρίες που διαχρονικά επιτελούν αυτό το έργο, θεωρούνται σαν πηγή πεπερασμένης χωρητικότητας που δεν καλύπτει την ανάγκη παροχής ενέργειας για ολόκληρη την διάρκεια ζωής ενός συστήματος. Η συλλογή ενέργειας (Energy Harvesting) η οποία παράγεται από ανθρώπινες δραστηριότητες και παγκόσμια φυσικά φαινόμενα και η μετατροπή της σε διαφορετική, πιο χρήσιμης μορφής, ενέργεια είναι μια εναλλακτική λύση στα προβλήματα που αναφέρθηκαν παραπάνω και μια επιστήμη στην οποία στρέφονται όλο και περισσότεροι. Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει σαν στόχο να παρουσιάσει τις βασικές γνώσεις στο σχεδιασμό και κατασκευή συστημάτων συλλογής ενέργειας, τα υλικά τα οποία χρησιμοποιούνται και τελικά να παρέχει μια ολοκληρωμένη επισκόπηση των θεμελιωδών μεγεθών και των εξελίξεων στο συγκεκριμένο τομέα.

Abstract

The growing need for energy has led researchers to look for new cheap energy sources in recent decades. Combined with the growing awareness of global climate change, green electronics are becoming increasingly popular as an alternative to reducing pollution, and energy efficiency is now a key feature in achieving such a goal. With the current computational requirements in the fields of embedded systems, wireless sensor networks, and low power electronics, an alternative to finding power sources is required as batteries that have been performing this task over time are considered to be a finite capacity source that does not meet the power supply requirement during the lifetime of a system. Energy Harvesting produced by human activities and global physical phenomena and its conversion into a different more useful form of energy is an alternative to the problems mentioned above and a science to which more and more people turn. This dissertation aims to present the basic knowledge in the design and construction of energy collection systems, the materials used, and finally to provide a comprehensive overview of the fundamental sizes and developments in this field.