Piezo ve ısı tabanlı düşük güç enerji hasatlayıcı uygulaması

Abstract

Günümüz teknoloji çağında her alanda olduğu gibi enerji alanında da büyük yeniliklerle birlikte gelişmesini sürdürmektedir. Tüketilen enerji, geliştirilen teknoloji ile aynı doğrultuda artış göstermektedir. Ancak hızla gelişen teknoloji ile birlikte büyük miktarda enerji tüketimi, yeni enerji kaynakları arayışını önemli kılmış ve araştırmacılarını farklı alanlara ve farklı çözümlere yönlendirmiştir. Özellikle, insan vücudunun ısı yayılımı, eklem hareketleri ve hatta dokuların elastik deformasyonlarından uygulanabilir güç üretmede insan bir enerji kaynağı olarak konu edilmiştir. Günlük aktivitelerden elde edilen enerji kombinasyonları, uzun süre kullanılabilecek veya kalıcı olarak tekrar şarj ve implante edilebilir tıbbi cihazlara güç sağlamak için gerekli enerjinin elde edilmesine imkân sağlamaktadır. Günümüze kadar detaylı bir şekilde incelenmiş termal ve mekanik enerji, literatürde "Human-powered Based Energy Harvesting" olarak geçen İnsan Gücüne Dayalı Enerji Hasadı konusu ile birlikte ele alınmış ve önemi de vurgulanmıştır. Bu alanda şimdiye kadar yapılan çalışmalar hakkında bilgi vermek gerekirse, araştırmacılar yalnızca piezoelektrik malzeme kullanarak yalnızca mekanik enerjiden bile elde edilen elektrik enerjisini, giyilebilir sağlık izleme sistemleri, ayakkabıdan enerji elde edilmesi, otoyollardan enerji hasadı, MEMS uygulamaları gibi uygulamalarda kullanmıştır. Bununla birlikte elektromanyetik enerji, termal enerji, manyetik enerji ve yenilenebilir enerji alanlarında da hibrit şekilde uygulamıştır. Bu tezde ise, insan gücüne dayanan, termal ve mekanik enerji sistemleri ile birlikte enerji hasadı hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Kısaca belirtmek gerekirse, termal enerji vücut ısısına dayanırken, mekanik enerji ise genellikle uygulama ve hareket uyarımına dayanmaktadır. Dolayısıyla bahsi geçen çalışmada insandan enerji hasadı, peltierler yardımıyla vücut ısısından elde edilen enerjiyi elektriğe öte yandan mekaniksel kuvveti ve hareketi de doğrudan elektriğe çevirebilen piezoelektrik malzemeler yardımıyla sağlanmaktadır. Elde edilen hibrit enerjinin bir bataryaya depolanması ve özellikle sporcular için anlık sağlık izleme uygulamalarında nasıl kullanılabileceği hakkında örnekli çalışmalar yapılmıştır.