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Microbaterías que se alimentan del calor o las vibraciones

El proyecto europeo SiNERGY persigue el desarrollo de dispositivos capaces de generar o cosechar energía del ambiente, y almacenarla. El calor, el balanceo o las vibraciones son una fuente de energía que puede recargar los sensores inteligentes del futuro.

 
Dispositivos que obtienen energía del movimiento de la mano or sensores de presión de neumáticos alimentados por la vibración, son dos ejemplos de posibles aplicaciones. Actualmente, numerosas aplicaciones de captura de datos incorporan sensores, con su correspondiente fuente de energía: sensores de presión en los pulsímetros que llevan los corredores; de aceleración de los teléfonos móviles; los sensores de dispositivos médicos miniaturizados; sensores para detectar redes wifi; sensores de temperatura en cocinas inteligentes; sensores de movimiento, de humedad… 

En cualquier hogar o lugar de trabajo es fácil que existan varios de estos sensores y muchas de estas aplicaciones podrían estar conectadas a una red sin hilos. Algunas estimaciones hablaban  de diez millones sensores en el mundo en el año 2007, cifra que se elevó, en el año 2013 hasta los diez mil millones de sensores. Se aventura que en la próxima década existirán en la red global billones de sensores. 

 

“¿Cómo se puede proveer de baterías a tantos sensores?”, apunta Luis Fonseca, investigador del Instituto de Microelectrónica de Barcelona del CSIC. Enchufarlos a la red eléctrica permanentemente no es una solución. “La autonomía energética es una de las funcionalidades más interesantes en el contexto de aplicaciones sin hilos. Además, el reemplazo de baterías acabará siendo impracticable desde un punto de vista económico, logístico y ambiental”.

Luis Fonseca es coordinador del proyecto europeo SiNERGY, que estos días tiene su primer workshop en Bolonia. El objetivo del proyecto, apunta Fonseca, es desarrollar microgeneradores  de energía, pequeños dispositivos capaces de generar energía en poca cantidad pero suficiente para recargar la batería de un pequeño sensor. Para ello, trabajarán con materiales compatibles con la tecnología del silicio, que tiene una alta densidad de integración y  permite fabricar dispositivos miniaturizados, en grandes cantidades y a un bajo coste.

Se puede captar energía de las vibraciones, de la diferencia de temperatura o de las ondas electromagnéticas. En el proyecto, se acoplaran  los micro-generadores con micro-baterías secundarias que almacenen la energía, de forma que los dispositivos podrán  funcionar incluso cuando haya picos de demanda por parte de los sensores. También se modificará el diseño de de los dispositivos para que su consumo energético sea el mínimo posible. 

El calor, el balanceo o las vibraciones son una fuente de energía que puede recargar los sensores inteligentes del futuro

En SiNERGY ya están trabajando para desarrollar un microgenerador termoeléctrico, que convierta flujos de calor en pequeñas cantidades de energía eléctrica así como un dispositivo electrostático y otro piezo-eléctrico, para transformar pequeñas vibraciones en energía eléctrica. En muchos de estos casos es necesario recurrir a la integración de materiales nanoestructurados para aumentar la potencia eléctrica de dispositivos con un tamaño tan reducido. Otro reto es conseguir que las baterías recargables que almacenen esa micro-energía tengan una larga duración y que sus materiales y proceso sean  compatibles con el silicio y su tecnología. Se están desarrollando micro-baterías usando capas finas para disminuir su resistencia eléctrica  y con una superficie efectiva muy alta para no mermar su capacidad de suministrar carga.

El proyecto se enmarca en el VII Programa Marco de la UE y tiene un presupuesto de casi 4,8 millones de euros, de los cuales 3,7 millones son aportados por la Unión Europea.  Cuenta con 9 socios: el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM) del CSIC, como coordinador; el Institut de Recerca en Energia de Catalunya (IREC), el centro de nanotecnología IMEC (Bélgica), el centro Stichting IMEC Nederland (Países Bajos), la Università degli Studi di Milano (Italia), el Istituto per la Microelettronica e i Microsistemi del CNR (Italia); y las empresas Electrolux (Italia), la STE Engineering y Confindustria Emilia Romagna, ambas de Italia.

Pagina web del proyecto: SiNERGY(Silicon Friendly Materials and Device Solutions  for Microenergy Applications: http://www.sinergy-project.eu/

El proyecto europeo SiNERGY persigue el desarrollo de dispositivos capaces de generar o cosechar energía del ambiente, y almacenarla. El calor, el balanceo o las vibraciones son una fuente de energía que puede recargar los sensores inteligentes del futuro.