Energie sprokkelen uit autobanden

Imec en Holst Centre hebben een MEMS energie-sprokkelaar gemaakt waarmee energie opgewerkt kan worden uit trillingen, met een record output van 489 µW. Metingen en simulaties tonen aan dat de component geschikt is om de trillingen van autobanden om te zetten in energie.

Eenmaal geïntegreerd in een autoband kan de component bij een snelheid van 70 km/u een constant vermogen van 42 µW leveren. Genoeg om bijvoorbeeld eenvoudige draadloze sensoren van stroom te kunnen voorzien.

Imec’s innovatieve energie-sprokkelaar bestaat uit een vrijdragende cantilever met een piëzo-elektrische laag, tussen metalen elektroden, die zo een condensator vormen. Aan de punt van de cantilever is een kleine massa bevestigd, die de vibraties omzet in een verticale beweging. Hierdoor wordt er druk uitgeoefend op de piëzo-elektrische laag en een spanning opgewekt. Als piëzo-elektrisch materiaal is gekozen voor aluminiumnitride (AIN).

 

De component heeft een output van 489 µW, als de vibraties dichtbij de resonantie van het micro-elektromechanische systeem liggen (1011 Hz). Het systeem is geschikt voor gebruik in autobanden, waarin het apparaat blootgesteld wordt aan regelmatige trillingen, afhankelijk van de snelheid van de auto en de eigenschappen van de autoband. Elke schok brengt de massa in beweging en die zal vervolgens gaan trillen op zijn natuurlijkeresonantiefrequentie. Gedurende de duur van de trilling, die afhankelijk is van de Q-factor van de component, wordt een deel van de mechanische energie gesprokkeld.

 

Ook zijn dit soort vibratie-sprokkelaars ideaal om elektriciteit op te wekken uit trillingen van machines, motorblokken en andere industriële toepassingen die vibreren of regelmatige trillingen te verduren krijgen. De toepassing in autobanden is vooral handig voor het van stroom voorzien van autonome sensormodules. Hiermee kunnen dan vervolgens dingen als de bandenspanning, of de rijstijl van de bestuurder worden bijgehouden.