بازیابی انرژی ارتعاشی پل ها با استفاده از مبدل های پیزوالکتریک و لایه واسط نئوپرن

با افزایش نیاز به منابع انرژی پایدار و تقلیل انتشار کربن، بهره برداری از ارتعاشات مکانیکی در سازه ها به عنوان یک راهکار نوآورانه مورد توجه قرار گرفته است. پل ها به واسطه ارتعاشات نوسانی ناشی از عبور خودروها، وزش باد و تاثیرات محیطی، به منبع بالقوه انرژی مکانیکی تبدیل پذیر هستند. در این مطالعه، ما امکان تبدیل ارتعاشات پل به انرژی الکتریکی را با استفاده از مبدل های پیزوالکتریک و لایه واسط الاستیک نئوپرن بررسی کرده ایم. با بهره گیری از مدلسازی اجزاء محدود (FEM) و آزمایش های میدانی، تاثیر ضخامت و سختی نئوپرن بر پاسخ ارتعاشی، انتقال نیرو، و راندمان تبدیل انرژی مشاهده شده است. نتایج نشان می دهند استفاده از نئوپرن منجر به کاهش اتلاف مکانیکی، محافظت بهتر از مبدل ها و افزایش راندمان بین ۱۰ تا ۲۵٪ می شود. در شرایط عملی، این سیستم می تواند انرژی کافی برای تامین روشنایی LED و حسگرهای کم مصرف بر روی پل فراهم کند. یافته های ما نشان می دهند که با بهینه سازی پارامترهای هندسی و مکان یابی مبدل ها، استخراج انرژی ارتعاشی از پل ها می تواند به عنوان یک راهکار پایدار و خود تامین برای سیستم های شهر هوشمند یا سامانه های پایش سلامت سازه به کار رود.

کلیدواژه ها:

ارتعاش ، انرژی ، نئوپرن ، پیزوالکتریک ، پل ، انرژی تجدیدپذیر ، پایش سلامت سازه