Sistema de captação de energia gerada pela ação humana

Abstract

Em resposta ao aumento da procura de eletricidade e ao desejo de fontes energéticas ambientalmente amigáveis, têm surgido novas políticas de produzir energia “verde” de uma forma rentável a partir de fontes de energia renováveis. Muitos dos investimentos iniciais foram realizados em energia eólica, energia solar, energia de biomassa, energia geotérmica, entre outras, que permitem pouca ou nenhuma poluição. Embora a energia humana não seja suficiente para sustentar uma rede elétrica massiva, tem potencial para carregar dispositivos eletrónicos como iPod’s, leitores de música e telefones móveis. O processo de captação de energia consiste em usar a energia ambiental para fornecer primariamente (mas não exclusivamente) eletricidade a pequenos dispositivos móveis, sejam esses elétricos ou eletrónicos. Este processo deverá ser isento de manutenções e possuir uma durabilidade elevada, reduzindo assim a necessidade de baterias. O movimento humano é caracterizado por movimentos de grande amplitude a baixas frequências e algum grau de impacto na zona do calcanhar do pé durante uma caminhada. Estes impactos enviam ondas de choque através do corpo humano sendo rapidamente absorvidos pelas articulações. Estudos demonstraram que, em média, um indivíduo de 68 kg que caminha à velocidade de 2 passos por segundo e com um movimento vertical de calcanhar de 5 cm é capaz de gerar 67 W de energia [1]. Os dispositivos transdutores de energia podem ser colocados em diferentes locais do corpo humano seja no vestuário, no calçado, numa bolsa de cintura, numa mochila, entre outros. Porém a amplitude, a frequência e a natureza da vibração podem ser bastante diferentes em locais do corpo distintos. Existem vários tipos de geradores que permitem captar e transformar o movimento humano em energia elétrica tais como os geradores inerciais, piezoelétricos, eletrostáticos e eletromagnéticos. Neste projeto optou-se por utilizar o gerador eletromagnético pois é o que mais se adapta à captação dos movimentos humanos e vibração dos mesmos, também porque é o mais eficiente visto que o ser humano ao movimentar-se provoca uma variação no campo magnético da bobina que por sua vez produzirá uma corrente. Este projeto apenas incidirá na captação de energia a partir de fontes vibracionais. Isto não significa que as fontes de energia vibracionais são a melhor opção na captação energética, mas apenas uma das soluções mais apropriadas para a autossustentabilidade e miniaturização de pequenos dispositivos. Terminado este projeto, conclui-se que a energia captada através da ação humana e transformada em energia elétrica renovável é viável apresentando, contudo, valores de potência produzida muito baixos.

In response to an ever increasing demand for electricity and the desire for environmentally friendly energy sources, new policies have emerged to produce "green" energy from renewable sources. Many of the initial investments were made in wind energy, solar energy, biomass energy, geothermal energy, among others, that allow a little pollution or in certain cases no pollution at all. Although human power is not enough to sustain a massive power grid, it has the potential to charge electronic devices such as iPod's, music players and mobile phones. The process of energy harvesting consists of using environmental energy to supply primarily (but not exclusively) electricity to small mobile devices, either electrical or electronic. This process should be free of maintenance and have a high durability, reducing the need for batteries. The human movement is characterized by movements of large amplitude at low frequencies and some level of impact in the area of the foot heel during walking. These impacts send shock waves through the human body which are rapidly absorbed by the articulations. Studies have demonstrated that, on average, an individual with 68 kg walking at a speed of 2 steps per second and with a vertical movement of the heel of 5 cm is capable of generating 67 W of energy [1]. The transducers energy devices can be placed in different locations of the human body, may be in clothing, shoes, a waist bag, a backpack, among others. Nevertheless, the amplitude, frequency and nature of the vibration can be quite different in different locations of the body. There are several types of generators that allow capture and transform the human motion into electrical energy such as inertial, piezoelectric, electrostatic and electromagnetic generators. There are several types of generators that allow to capture and transform the human motion into electrical energy such as inertial, piezoelectric, electrostatic and electromagnetic generators. In this project it was decided to use the electromagnetic generator because it is the one that best adapts to the capture of human movement and the vibration of the same. Furthermore, it is the most efficient, because humans’ movements cause a variation in the magnetic field of an inductor, which in turn will produce a current. The problem that this project proposes to solve consists in designing a system to capture energy generated by human activity in order to detect, capture and convert (specifically walking or running) the human motion into electricity which can be used as and provide a portable power source. In the end of this project, it is concluded that the energy captured through human action and transformed into renewable energy is viable presenting, however, very low power values produced.