• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Miniaturowy przełom w bardzo niskim zużyciu energii

    17.01.2014. 16:58
    opublikowane przez: Redakcja

    Naukowcy z Uniwersytetu Publicznego Nawarry (NUP/UPNA) opracowali nagrodzony chip, który potrafi czerpać zasilanie z otaczających źródeł energii, takich jak światło, drgania, a nawet wahania temperatury. Innowacja ma potencjał, by przekształcić nasz sposób zużywania energii, gdyż potrzebuje 50 milionów razy mniej energii od tradycyjnej żarówki.

    Chip jest dokładnie tym rodzajem innowacji, który UE stara się wspierać, aby osiągnąć do roku 2020 cel obniżenia o 20% rocznego zużycia energii oraz podnieść zdolności badawcze Europy. Zaproponowanych zostało wiele działań strategicznych opracowanych z myślą o zwiększeniu efektywności na wszystkich etapach łańcucha energetycznego. Wsparcie dla znaczących z ekonomicznego punktu widzenia europejskich badań naukowych ma także kluczowe znaczenie dla celów środowiskowych UE.

    Innowacja jest zbudowana na bazie bezprzewodowych sieci sensorowych (WSN). Składają się one z rozproszonych przestrzennie niezależnych sensorów, które monitorują warunki fizyczne i środowiskowe, takie jak temperatura, dźwięk czy ciśnienie. Sieci składają się z dwóch głównych komponentów: węzły sensorowe do wykrywania i siłowniki wykonujące działania, takie jak zasilanie określonego urządzenia, na przykład żarówki.

    Chip ma wbudowany nowy rodzaj analogowego konwertera, dzięki któremu jest zasilany energią na znacząco niższym poziome, gromadzoną ze środowiska. W ten sposób osiągnięta zostaje niezależność energetyczna, gdyż nie potrzebne już są do pracy baterie.

    W sieciach WSN sensory i siłowniki są w stanie komunikować się ze sobą bezprzewodowo - a także z innymi sieciami takimi jak Internet - za pośrednictwem fal radiowych. Prace przeprowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Nawarry obrazują imponujący i jak dotąd stosunkowo niewykorzystany potencjał tej technologii.

    Wyniki badań NUP/UPNA nie pozostały niezauważone. Innowacja została uhonorowana nagrodą &#132Best paper&#148 w czasie Międzynarodowej konferencji nt. technologii detekcji (ICST), która odbyła się w grudniu ubiegłego roku w Wellington (Nowa Zelandia). Konferencja ICST to jedno z najważniejszych, międzynarodowych wydarzeń poświęconych technologii detekcji.

    Nie po raz pierwszy prace NUP/UPNA w tej właśnie dziedzinie zostały nagrodzone. Uczelniana grupa ds. komunikacji, sygnałów i mikrofal została uhonorowana w 2012 r. przy okazji 12. rozdania nagród Talgo Award za innowacje technologiczne. Od 1999 r. nagroda Talgo Award propaguje ideę motywowania i optymalizowania technologii, głównie do zastosowań kolejowych.

    Tym razem w ramach nagrodzonego projektu NUP/UPNA miały powstać inteligentne sieci kolejowe zasilane za pośrednictwem WSN o bardzo niskim zużyciu energii. Podobnie jak chip żarówki, sieć była zasilana przez energię otoczenia dostępną w samych wagonach kolejowych.
    Za: CORDIS


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Potencjał techniczny energii – ilość energii, jaką w ciągu roku można pozyskać z zasobów (regionalnych, krajowych, międzynarodowych) za pomocą najlepszych i najnowocześniejszych technologii przetwarzania energii ze źródeł odnawialnych w jej końcowe nośniki, z uwzględnieniem ograniczeń przestrzennych i środowiskowych. Smart grid (inteligentna sieć) – inteligentne sieci elektroenergetyczne, gdzie istnieje komunikacja między wszystkimi uczestnikami rynku energii mająca na celu dostarczanie usług energetycznych zapewniając obniżenie kosztów i zwiększenie efektywności oraz zintegrowanie rozproszonych źródeł energii, w tym także energii odnawialnej. Parytet sieci (ang. grid parity) to określenie sytuacji, w której nowe źródło energii może dostarczać energii elektrycznej po koszcie uśrednionym mniejszym albo równym kosztowi nabycia energii w sieci energetycznej. Termin ten jest najczęściej używany w dyskusjach na temat nowych instalacji odnawialnych źródeł energii, w szczególności nowych technologii produkcji energii z biomasy, wiatrowej i słonecznej, które obecnie wchodzą na rynek.

    Zaawansowana infrastruktura pomiarowa (ang. Automated Meter Infrastructure - AMI) - to zintegrowany zbiór elementów: inteligentnych liczników energii elektrycznej, modułów i systemów komunikacyjnych, koncentratorów i rejestratorów, umożliwiających dwukierunkową komunikację, za pośrednictwem różnych mediów i różnych technologii, pomiędzy systemem centralnym,a wybranymi licznikami. Sieć taka umożliwia gromadzenie danych o zużyciu energii określonych odbiorców, wysyłanie sygnałów sterujących do urządzeń oraz zdalne ich konfigurowanie. Zrównoważona energia – efektywność energetyczna i energia odnawialna są uznawane za dwa filary zrównoważonej polityki energetycznej. Obie strategie muszą być rozwijane równocześnie, aby stabilizować i redukować emisje dwutlenku węgla oraz innych zanieczyszczeń. Wydajne używanie energii jest kluczowe dla spowalniania wzrostu zapotrzebowania na energię, tak by rosnące dostawy czystej energii mogły powodować głębsze redukcje w wykorzystaniu paliw kopalnych. Jeśli konsumpcja energii będzie rosła zbyt szybko, rozwój energii odnawialnej nie nadąży, by osiągnąć ten cel. Analogicznie, jeśli źródła czystej energii nie staną się powszechnie dostępne, spowolniony wzrost popytu w niewystarczającym stopniu przełoży się na ograniczenie całkowitych emisji węgla; potrzebne jest także zmniejszenie udziału węgla w źródłach energii. W związku z tym zrównoważona polityka energetyczna wymaga większych zobowiązań zarówno w odniesieniu do wydajności jak i źródeł odnawialnych.

    kT (energia) - iloczyn stałej Boltzmanna k i temperatury T, ma wymiar energii. Ma bardzo duże znaczenie ze względu na to, że procesy chemiczne oraz wiele zjawisk fizycznych zależy od stosunku zmian energii związanych z tym zjawiskiem, ε, oraz średniej energii termicznej (cieplnej), która jest rzędu kT na 1 cząsteczkę (zob. równowaga chemiczna), czyli od wielkości (ε/kT). Przez fizyków i chemików wielkość kT jest traktowana jako swoista (zależna od temperatury) pseudojednostka energii. RT (energia) - iloczyn stałej gazowej R i temperatury T, ma wymiar energii/mol. Ma bardzo duże znaczenie ze względu na to, że procesy chemiczne oraz wiele zjawisk fizycznych zależy od stosunku zmian energii związanych z tym zjawiskiem, E, oraz średniej energii termicznej (cieplnej), która dla 1 mola cząsteczek jest rzędu RT (zob. równowaga chemiczna), czyli zależy od wartości (E/RT). Fizycy i chemicy używają RT jako swoistej (zależnej od temperatury) pseudojednostki energii.

    Taryfa gwarantowana (ang. feed-in tariff, FIT) – mechanizm polityki państwa mający na celu przyspieszenie inwestycji w zakresie technologii energii odnawialnych. Mechanizm ten przyczynia się do osiągnięcia celu poprzez oferowanie długoterminowych kontraktów dla producentów energii odnawialnej, zwykle na podstawie kosztów wytwarzania poszczególnych technologii. Technologie takie jak na przykład energia wiatrowa, otrzymują niższą cenę za kWh, natomiast ogniwom słonecznym i elektrowniom wykorzystującym energię pływów morskich oferuje się wyższą cenę, co odzwierciedla wyższe koszty. Ponadto taryfy często zawierają „taryfową degresję” – mechanizm, zgodnie z którym cena (lub taryfa) spada w czasie. Robi się to w celu monitorowania oraz zachęcania do obniżania kosztów technologii. Celem taryf jest oferowanie rekompensaty kosztów produkcji energii ze źródeł odnawialnych, zapewniając gwarancję ceny oraz długoterminowe kontrakty, które wspierają finansowanie inwestycji w energię odnawialną. Ciągłość zasilania - (ang. continuity of supply) jest to zdolność sieci przesyłowej i rozdzielczej do zapewnienia uzgodnionej wielkości dostawy lub odbioru energii elektrycznej o określonej jakości i niezawodności. Ciągłość dostaw i odbioru energii związana jest ze zbilansowaniem podaży mocy ze źródeł wytwórczych i z innych sieci z zapotrzebowaniem podmiotów przyłączonych do sieci. Ciągłość dostaw i odbioru energii przedsiębiorstwo sieciowe zapewnia przez utrzymanie odpowiednich rezerw i odpowiedniej struktury sieci.

    Efektywność energetyczna, czyli efektywne wykorzystanie energii, ma na celu zmniejszenia ilości energii potrzebnej do dostarczania produktów i usług. Przykładowo izolacja termiczna budynku pozwala na użycie mniejszej ilości energii do jego ogrzewania i chłodzenia – tak by osiągnąć i utrzymać komfortową temperaturę. Instalowanie lamp fluorescencyjnych (świetlówek) albo świetlików zmniejsza ilość energii potrzebnej do uzyskania takiego samego poziomu oświetlenia jak przy użyciu tradycyjnych żarówek. Świetlówki kompaktowe zużywają o dwie trzecie mniej energii, a ich czas pracy jest od 6 do 10 razy dłuższy niż tradycyjnych żarówek. Poprawa efektywności energetycznej jest najczęściej osiągana przez zastosowanie wydajniejszych technologii lub procesów produkcyjnych.

    Miejsce dostarczania energii elektrycznej (ang. point of supply, supply terminals) MD – umowny punkt, w którym następuje przekazanie (dostawa lub odbiór) energii elektrycznej przez jednego partnera handlowego drugiemu. Miejscem dostarczenia (MD) może być fizyczny punkt w sieci będący umownym punktem granicznym, w którym następuje przekazanie energii elektrycznej. Wielkość energii elektrycznej dostarczonej lub odebranej jest wyznaczana na podstawie pomiarów energii oraz algorytmów wyznaczania ilości energii.

    Standardowy profil zużycia energii elektrycznej – zbiór danych o przeciętnym zużyciu energii elektrycznej w poszczególnych godzinach doby przez grupę odbiorców końcowych: Generowanie energii w systemie rozproszonym (energetyka rozproszona) – wytwarzanie energii przez małe jednostki lub obiekty wytwórcze, przyłączone bezpośrednio do sieci rozdzielczych lub zlokalizowane w sieci elektroenergetycznej odbiorcy (za urządzeniami kontrolno-pomiarowymi), zwykle produkujące energię elektryczną ze źródeł energii odnawialnych lub niekonwencjonalnych, często w skojarzeniu z wytwarzaniem ciepła (kogeneracja rozproszona). Do sieci generacji rozproszonej należeć mogą np. prosumenci, kooperatywy energetyczne czy elektrownie komunalne.

    Dyssypacja (dysypacja) energii, rozpraszanie energii – przekształcanie energii uporządkowanego ruchu makroskopowego w energię chaotycznie rozłożoną na wiele stopni swobody, najczęściej – energię ruchów termicznych cząstek. Studnia potencjału - rejon otaczający minimum lokalne energii potencjalnej. Energia uwięziona w studni potencjału nie może przekształcić się w inną postać energii (energię kinetyczną w przypadku grawitacyjnej studni potencjału), ponieważ jest uwięziona w lokalnym minimum studni. Z tego względu, ciało nie może podążyć do globalnego minimum energii potencjalnej tak, jak miałoby to miejsce z powodu entropii w naturalnych warunkach.

    Dodano: 17.01.2014. 16:58  


    Najnowsze