Harvesting energy by mimicking Aspen tree leaves / Raccogliere energia mimando le foglie degli alberi di Aspen

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Aspen in the James Peak Wilderness, Colorado. / Aspen nel James Peak Wilderness, Colorado Source: David Wagman

Researchers at the University of Warwick have used the movement of trembling Aspen leaves to devise an energy harvesting mechanism.

The team investigated whether the underlying mechanisms that produce low-wind-speed quiver in Aspen leaves could efficiently and effectively generate electrical power by exploiting the wind-generated mechanical movement of a device modeled on the leaf.

The mechanism provides a mechanical means of generating power without the use of bearings, which can stop working in environments with extreme cold, heat, dust or sand. The amount of potential power that could be generated is small, but still could power autonomous electrical devices, such as those in wireless sensor networks. These networks could be used for applications such as providing automated weather sensing in remote and extreme environments.

The key to Aspen leaves' low wind but large amplitude quiver relates to the stem's essentially flat shape. The researchers used mathematical modeling to come up with a mechanical equivalent of the leaf. They then used a low-speed wind tunnel to test a device with a cantilever beam like the flat stem of the Aspen leaf, and a curved blade tip with a circular arc cross-section acting like the main leaf.

The blade was then oriented perpendicular to the flow direction. That allowed the harvester to produce self-sustained oscillations at low wind speeds like the Aspen leaf. The tests showed that the air flow becomes attached to the rear face of the blade when the blade's velocity becomes high enough.

The researchers said that in nature, the propensity of a leaf to quiver is enhanced by the thin stem's tendency to twist in two different directions. However, the modeling and testing found that the researchers did not need to replicate the additional complexity of a further degree of movement in their mechanical model. Simply replicating the basic properties of the flat stem in a cantilever beam and curved blade tip with a circular arc cross-section acting like the main leaf was enough to create sufficient mechanical movement to harvest power.

The researchers said they will next examine which mechanical movement-based power-generating technologies would best be able to exploit this device and how the device could best be deployed in arrays.

ITALIANO

I ricercatori dell'Università di Warwick hanno usato il movimento delle foglie tremule dell'Aspen per ideare un meccanismo di raccolta dell'energia.

Il team ha studiato se i meccanismi sottostanti che producono il tremito a bassa velocità nelle foglie di Aspen possano generare energia elettrica in modo efficiente ed efficace sfruttando il movimento meccanico generato dal vento di un dispositivo modellato sulla foglia.

Il meccanismo fornisce un mezzo meccanico per generare energia senza l'uso di cuscinetti, che possono smettere di funzionare in ambienti con freddo estremo, calore, polvere o sabbia. La quantità di energia potenziale che potrebbe essere generata è piccola, ma potrebbe comunque alimentare dispositivi elettrici autonomi, come quelli nelle reti di sensori wireless. Queste reti potrebbero essere utilizzate per applicazioni come la fornitura di rilevamento meteorologico automatico in ambienti remoti ed estremi.

La chiave per le foglie di Aspen con vento basso, ma con il tremito di grande ampiezza si riferisce alla forma essenzialmente piatta dello stelo. I ricercatori hanno utilizzato la modellizzazione matematica per ottenere un equivalente meccanico della foglia. Hanno quindi utilizzato una galleria del vento a bassa velocità per testare un dispositivo con una trave a sbalzo come il gambo piatto della foglia di Aspen e una punta di lama curva con una sezione circolare ad arco che si comporta come la foglia principale.

La lama è stata quindi orientata perpendicolarmente alla direzione del flusso. Ciò ha permesso di produrre oscillazioni autosostenute a basse velocità del vento come la foglia di Aspen. I test hanno mostrato che il flusso d'aria si fissa alla faccia posteriore della lama quando la velocità della lama diventa sufficientemente alta.

I ricercatori hanno detto che in natura, la propensione di una foglia a tremare è accentuata dalla tendenza del gambo sottile a ruotare in due direzioni diverse. Tuttavia, la modellazione e il test hanno rilevato che i ricercatori non avevano bisogno di replicare la complessità aggiuntiva di un ulteriore grado di movimento nel loro modello meccanico. Semplicemente replicando le proprietà di base del gambo piatto in una trave a sbalzo e la punta della lama curva con una sezione trasversale di arco circolare che agisce come la foglia principale è stato sufficiente a creare sufficiente movimento meccanico per raccogliere energia.

I ricercatori hanno detto che esamineranno successivamente quali tecnologie di generazione di energia basate sui movimenti meccanici sarebbero meglio in grado di sfruttare questo dispositivo e in che modo il dispositivo potrebbe essere distribuito al meglio per la produzione di energia.

Da:

https://insights.globalspec.com/article/11440/harvesting-energy-by-mimicking-aspen-tree-leaves?id=-1474234620&uh=f9d092&email=giuseppecotellessa%40virgilio%2Eit&md=190326&mh=a59515&Vol=Vol14Issue4&Pub=43&LinkId=1978437&keyword=link_1978437&itemid=340992&et_rid=2064494091&et_mid=83839594&frmtrk=newsletter&cid=nl