I ricercatori hanno svelato un pionieristico anemometro con risveglio della brezza (B-WA), che impiega un nanogeneratore triboelettrico con cuscinetti volventi (RB-TENG) che fornisce una nuova strategia per il monitoraggio ambientale a basso consumo energetico. La capacità del B-WA di operare in modo autonomo ed efficiente in condizioni di vento variabili segna un progresso sostanziale nel campo del monitoraggio ambientale sostenibile.
Gli anemometri sono strumenti cruciali per la raccolta di dati meteorologici, essenziali per previsioni meteorologiche accurate e monitoraggio ambientale. Gli anemometri tradizionali spesso affrontano sfide legate a costi operativi e di manutenzione elevati, principalmente a causa del loro elevato consumo di energia quiescente e della dipendenza dall’alimentazione a batteria. Queste sfide sono particolarmente gravi nelle località remote dove sostituire le batterie o riparare le apparecchiature è difficile e costoso.
L'introduzione di anemometri auto-risveglianti a basso consumo può trasformare il monitoraggio ambientale consentendo periodi di implementazione più lunghi, riducendo la frequenza di manutenzione e migliorando l'affidabilità della raccolta dati in queste aree critiche ma difficili da raggiungere.
Un nuovo studio pubblicato su Microsystems &Nanoengineering da un team del Beijing Institute of Nanoenergy and Nanosystems descrive un Breeze Wake-up Anemometer (B-WA) progettato per migliorare notevolmente le capacità di monitoraggio meteorologico remoto.
Il B-WA appena sviluppato integra i seguenti componenti chiave:due nanogeneratori triboelettrici con cuscinetti volventi (RB-TENG), un modulo di auto-risveglio (SWM) e un modulo di elaborazione del segnale (SPM). B-WA può rimanere in uno stato di quiescenza a potenza prossima allo zero finché non viene attivato da velocità del vento superiori a 2 m/s. L'RB-TENG è progettato per generare energia dal movimento dei cuscinetti volventi, che viene sfruttata per riattivare il dispositivo dal suo stato di basso consumo.
Dopo l'attivazione, l'SWM può riattivare l'intero sistema in soli 0,96 secondi, consentendo la misurazione della velocità del vento in tempo reale. Allo stesso tempo, l'SPM elabora la frequenza dei segnali generati dall'RB-TENG per monitorare accuratamente la velocità del vento con una sensibilità di 9,45 Hz/(m/s), garantendo una raccolta dati precisa e affidabile.
Il Prof. Chi Zhang, scienziato a capo del progetto, ha dichiarato:"Questo dispositivo non solo amplia i confini della nanotecnologia, ma offre anche una soluzione sostenibile alle sfide globali del monitoraggio meteorologico. Il suo basso fabbisogno energetico e l'elevata sensibilità sono cruciali per il futuro del rilevamento ambientale". ."
Questa tecnologia è fondamentale per settori come la pianificazione agricola e la prevenzione dei disastri naturali, dove informazioni meteorologiche accurate e tempestive possono avere un impatto significativo sul processo decisionale e sulla sicurezza operativa. Il design robusto e a bassa manutenzione del B-WA lo rende ideale per l'integrazione nelle reti Internet delle cose (IoT), migliorando il monitoraggio ambientale distribuito in vari settori.
Ulteriori informazioni: Xianpeng Fu et al, Un anemometro con risveglio di brezza di potenza quiescente quasi zero basato su un nanogeneratore triboelettrico con cuscinetti volventi, Microsistemi e nanoingegneria (2024). DOI:10.1038/s41378-024-00676-7
Informazioni sul giornale: Microsistemi e nanoingegneria
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
