Una fuente de alimentación alternativa para la tecnología inalámbrica
La recolección de energía vibracional (VEH) mediante sistemas microelectromecánicos (MEMS) contribuye al desarrollo de sistemas electrónicos duraderos y sin necesidades de mantenimiento, como por ejemplo los sensores autónomos. No obstante, las vibraciones pueden producirse en un rango de frecuencias muy estrecho y los recolectores de energía podrían no recibir suficiente alimentación de ellas durante el tiempo necesario. El proyecto financiado con fondos europeos «Nonlinear energy harvesting solutions for micro- and nano-technologies» (NEHSTECH) se propuso superar estas limitaciones mediante un método innovador. Para ampliar el ancho de banda de los microrrecolectores de energía se emplearon supresores elásticos, muelles no lineales y osciladores mecánicos biestables. Debido al considerable tamaño de los transformadores electromagnéticos y piezoeléctricos, en el proyecto optaron por recolectores de energía vibracional electroestática, más adecuados para su empleo a escalas MEMS. El trabajo científico dio lugar a un prototipo de silicio MEMS VEH con «peines de cierre de huecos electrostáticos» (electrostatic gap-closing combs). La biestabilidad de la masa de silicio se controló mediante una tensión de polarización que suaviza el efecto de la rigidez efectiva de las suspensiones mecánicas. Los supresores elásticos permitieron mantener la energía cinética y aumentar la masa efectiva y la velocidad de la microesfera durante las colisiones. El equipo midió las densidades espectrales de potencia (PSD) mecánica y eléctrica a distintas cargas de resistencia y en múltiples condiciones de vibración realistas (ruido aleatorio, sinusoidal, impulsivo, etc.). A frecuencias muy bajas, los recolectores MEMS demostraron un factor de amplificación de potencia de cinco en comparación con los generadores MEMS lineales existentes de masa única. La capacidad de los recolectores MEMS para operar a frecuencias muy bajas los convierte en dispositivos ideales para aplicaciones de relevancia, como por ejemplo la alimentación de marcapasos a partir del movimiento humano, la vigilancia de puentes y los nodos sensores inalámbricos autónomos. El primer prototipo del proyecto no llegó a optimizarse al completo y será preciso profundizar en esta tarea para mejorar su rendimiento energético.
Palabras clave
Recolección de energía, densidad de energía, baterías, recolección de energía vibracional, sistema microelectromecánico, electrónica inalámbrica, ancho de banda, recolector por vibración electrostática, rendimiento energético
