Fortschritte im Automobilbau
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Abstrakt

Piezoelektrische Energiegewinnung aus Fahrzeugrädern

Namita Shah

Aufgrund des exponentiellen Bevölkerungswachstums hat auch die Nutzung natürlicher Ressourcen zugenommen, was zu Ausbeutung führt. Die moderne Zivilisation erfordert, dass die Menschen bei der Energiegewinnung auf fossile Brennstoffe angewiesen sind. Fossile Brennstoffe entstehen auf natürliche Weise aus den Überresten toter Pflanzen und Tiere und werden als Brennstoff und zur Stromerzeugung verwendet. Da die Entstehung fossiler Brennstoffe Millionen von Jahren dauert und die verfügbaren Ressourcen schneller erschöpft sind als die neu entstehenden, werden sie als nicht erneuerbare Ressourcen bezeichnet. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass sie stark zur globalen Erwärmungskrise beitragen. Fossile Brennstoffe produzieren große Mengen Kohlendioxid und andere Treibhausgase, die zum Klimawandel führen. Um die Belastung zu minimieren und das Klima zu schützen, ist es daher unerlässlich geworden, verschiedene Formen der Energiegewinnung zu entdecken. In letzter Zeit erfreuen sich piezoelektrische Materialien großer Beliebtheit, da sie das Potenzial haben, fossile Brennstoffe zuverlässig und kostengünstig zu ersetzen. Der Artikel befasst sich mit der Gewinnung elektrischer Energie durch Einsetzen piezoelektrischer Materialien in den Reifen und der damit verbundenen möglichen Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe.
Indexbegriffe – Energiegewinnung, piezoelektrische Kristalle, piezoelektrische Materialien, fossile Brennstoffe
EINFÜHRUNG: Der piezoelektrische Effekt wandelt kinetische Energie in Form von Vibrationen oder Stößen in elektrische Energie um. Piezoelektrische Generatoren (Energieerzeuger) bieten eine robuste und zuverlässige Lösung, indem sie normalerweise verschwendete Vibrationsenergie in der Umgebung in nutzbare elektrische Energie umwandeln.
Piezoelektrische Energie kann genutzt werden, um Gehbewegungen des menschlichen Körpers in elektrische Energie umzuwandeln. Kürzlich wurden vier Proof-of-Concept-Heel-Strike-Units entwickelt, bei denen es sich im Wesentlichen um kleine elektrische Generatoren handelt, die piezoelektrische Elemente verwenden, um mechanische Bewegung in Form eines Stiefelabsatzes in elektrische Energie umzuwandeln. Die Ergebnisse der Tests und Bewertungen sowie die Leistung dieses kleinen elektrischen Generators werden vorgestellt. Die moderne Zivilisation hat natürliche Ressourcen wie fossile Brennstoffe für die Energiegewinnung übermäßig belastet. Dies hat auch negative Auswirkungen auf das Klima und die menschliche Gesundheit. Daher ist es notwendig, nicht-konventionelle Methoden zur Energiegewinnung zu entwickeln. Nur wenige davon wurden erfolgreich umgesetzt: Solar-, Wind- und Biogasenergie. Kürzlich wurde eine neue Technologie entwickelt, die ein piezoelektrisches Material verwendet, um Energie aus Fahrzeugrädern zu gewinnen. Ein piezoelektrisches Material wird verwendet, um mechanische Spannung in elektrische Spannung umzuwandeln. Das Phänomen der Erzeugung elektrischer Energie aus der auf ein piezoelektrisches Material ausgeübten Kraft wird als piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Einige der natürlich vorkommenden piezoelektrischen Materialien sind Rochelle-Salz und Quarzkristalle. Zu den unnatürlichen piezoelektrischen Materialien zählen Bleizirkonat und Bariumtitanat. Wenn piezoelektrische Kristalle zwischen zwei Metallplatten gelegt und mechanischer Kraft ausgesetzt werden, geraten die elektrischen Ladungen im Kristall aus dem Gleichgewicht. Überschüssige positive und negative Ladungen erscheinen auf den gegenüberliegenden Seiten der Kristallfläche. Die Metallplatten sammeln diese Ladung und nutzen sie zur Erzeugung elektrischer Energie. Auf ähnliche Weise können wir die piezoelektrischen Kristalle im Inneren eines Reifens ausrichten und aus mechanischer Kraft elektrische Energie erzeugen. In diesem Übersichtsartikel wird die erzeugte elektrische Energie zur späteren Verwendung in einem Kondensator oder einer Batterie gespeichert. Piezoelektrisches Material erzeugt Wechselspannung, die mit einem Gleichrichter oder Wechselrichter in Gleichspannung umgewandelt wird. Die Umwandlung in Gleichspannung erfolgt, da alle Elektrogeräte Gleichstrom verwenden. Das in diesem Artikel verwendete piezoelektrische Material ist PZT-5A.