[Eng/Spa] Energy Harvesting / Cosecha de Energía
Hello, Friends of Hive, it is common to get involved with electronic devices or appliances that have energy autonomy, which little by little, move away from their dependence on conventional energy sources that are distributed by power grids.
Hola Amigos de Hive, es frecuente involucrarnos con dispositivos o aparatos electrónicos que tienen autonomía energética, que poco a poco, alejan su dependencia de las fuentes de energías convencionales que son distribuidas por las redes eléctricas.
To provide context on some of the factors that represent this dependence, I take the case of recharging or replacing your batteries and develop two possible scenarios.
Para dar contexto, en algunos factores que representan esa dependencia, tomo el caso de recarga o sustitución de sus baterías y desarrollo dos posibles escenarios.
The first scenario is when the devices are located in accessible, safe places with a local power supply. This situation is the ideal case and there should be no problems in this regard.
El primer escenario, cuando los dispositivos se encuentran en lugares accesibles, sin riesgo y con suministro eléctrico local. Esta situación, es el caso ideal y no debe presentarse problemas al respecto.
For the second scenario, the devices operate in less accessible locations, with much operational risk for humans, becoming extreme and, there is no local power supply. There are many examples of this, such as those belonging to a sensor network to measure magnitudes of volcanic events, those located in the depths of the ocean or space. The case in question becomes complicated.
Para el segundo escenario, los dispositivos operan en lugares menos accesibles, con mucho riesgo operacional para el ser humano, llegando a ser extremos y, no hay suministro eléctrico local. Ejemplos de esto hay muchos, como los que pertenecen a una red de sensores para medir magnitudes de eventos volcánicos, los ubicados en las profundidades del océano o el espacio. El caso tratado se torna complicado.
Given the scenario described above, it is advisable to have energy autonomy where energy capture and storage are reliable and have a long useful life.
Frente al panorama antes descrito, es aconsejable contar con autonomía energética donde la captura y almacenamiento de energía sea confiable y tenga una larga vida útil.
Therefore, at the beginning of this century, emerges the Energy Harvesting (EH):
Por tanto, a principios de este siglo, emerge la Cosecha de Energía (EH: Energy Harvesting) como:
the process linked to the extraction of energy from renewable sources freely available in the environment or ambient energy that is stored in banks, and avoid disrupting the normal operation of the specific application of the environment to which it is due.
el proceso vinculado con la extracción de energía a partir de fuentes renovable libremente disponible en el entorno o energía ambiente que se almacenan en bancos, y evitan interrumpir el funcionamiento normal de la aplicación específica del entorno al cual se debe.
Classification of Energy Harvesting sources
Clasificación de las fuentes de Cosecha de Energía
Source/Fuente
As shown in the Classification of Energy Harvesting Sources there are two major groups called Large Scale and Small Scale.
Como se muestra en la Clasificación de las fuentes de Cosecha de Energía se encuentran dos grandes grupos denominados Gran y Pequeña Escala.
Large Scale Energy Harvesting
Cosecha de Energía a Gran Escala
Sources/Fuentes: Fig, Fig y Fig
The Large Scale Harvesting have been used for some time and are the most visible. The Solar and Wind are popular have been used for quite some time and examples of photovoltaic panel or wind turbine installations are found in the literature.
La Cosecha a Gran Escala se utiliza desde hace algún tiempo y son las más visibles. La Solar y Eólica son populares se utilizan desde hace bastante tiempo y ejemplos de las instalaciones de paneles fotovoltaicos o de aerogeneradores se encuentran en la literatura.
On the other hand, Marine or Ocean Energy and Geothermal Energy generate electric power from the cyclic movements of rising and falling waves and from the natural heat of the earth and from steam or hot subway water derived from aquifers and/or hot magma intrusions near the surface, respectively.
Por su parte, la Energía Marina o de los Océanos y Geotérmica generan potencia eléctrica a partir de los movimientos cíclicos de elevación y caída de las olas y, del calor natural de la tierra y derivada del vapor o agua caliente subterránea producto de los acuíferos y/o intrusiones del magma caliente cerca de la superficie, respectivamente.
Although research and development, including commercial development, of Large Scale systems, whose size has been reduced to meet the power requirements of digital devices or low-power sensors.
Aunque se consiguen investigaciones y desarrollos, inclusive comerciales, de sistemas a Gran Escala, cuyo tamaño se han reducido para satisfacer los requerimientos de energía de dispositivos digitales o sensores de baja potencia.
Small Scale Energy Harvesting
Cosecha de Energía a Pequeña Escala
Sources/Fuentes: fig. fig y fig
These low-power and mobile network applications are the focus of Small-Scale Harvesting, which is making significant advances. There we find the Mechanical Energy which is obtained by piezoelectric transducers, which produce electricity from kinetic energy in the form of vibrations, sounds, or movements.
Estas aplicaciones de baja potencia y de redes móviles es de la que se encarga la Cosecha a Pequeña Escala, que cada vez tiene avances importantes. Allí se encuentran la Energía Mecánica la cual se obtiene mediante transductores piezoeléctricos, que producen electricidad a partir de energía cinética en forma de vibraciones, sonidos o movimientos.
The Heat Energy is based on a principle or phenomenon in which a temperature difference at the junction between two semiconductors/conductors gives rise to a voltage.
La Energía Calórica que se basa en un principio o fenómeno en el que una diferencia de temperatura en la unión entre dos semiconductores/conductores da lugar a un voltaje.
And Electromagnetic Radiation, a type of variable electromagnetic field, i.e., a combination of oscillating electric and magnetic fields, which propagate through space transporting energy from one place to another. It manifests as radio waves, microwaves, infrared radiation, visible light, ultraviolet radiation, X-rays, and gamma rays.
Y la Radiación Electromagnética, un tipo de campo electromagnético variable, es decir, una combinación de campos eléctricos y magnéticos oscilantes, que se propagan a través del espacio transportando energía de un lugar a otro. Se manifiesta como ondas de radio, microondas, radiación infrarroja, luz visible, radiación ultravioleta, rayos X y rayos gamma.
Generalmente, un sistema EH tiene los siguientes procesos.
Generalmente, un sistema EH tiene los siguientes procesos.
- Collection of small amounts of energy in the environment.
- Conversion of the collected energy into electrical energy.
- Processing of the energy in energy conversion circuits.
- Utilization of energy for sensing, information processing and communication.
- Recolección de pequeñas cantidades de energía en el entorno.
- Conversión de la energía recolectada en energía eléctrica.
- Procesamiento de la energía en circuitos de conversión de energía.
- Utilización de la energía para la detección, el procesamiento de la información y la comunicación.
In addition to the aforementioned sensor networks, I can cite other examples, such as electronic devices, ranging from the usual smartphones to cars powered by one or more electric motors using electrical energy.
Además de las redes de sensores antes mencionadas, puedo citar otros ejemplos, como los aparatos electrónicos, que van desde los habituales teléfonos inteligentes hasta los automóviles propulsados por uno o más motores eléctricos que usan energía eléctrica.
Wearables and body-worn wearables, used in so-called smart clothes and instruments that monitor health. Whose energy harvesters from the human body can be integrated into everyday human activities to power these sensors.
Los portables en la vestimenta y corporales, utilizados en las llamadas ropas inteligentes e instrumentos que monitorean la salud. Cuyos recolectores de energía del cuerpo humano pueden integrarse en las actividades humanas cotidianas para alimentar esos sensores.
I have taken a walk through Energy Harvesting which has a range of possibilities in applications that would utilize Ambient Energy, which is available at all times.
He dado un paseo por la Cosecha de Energía la cual tiene un abanico de posibilidades en aplicaciones que utilizarían la Energía Ambiental, la cual está disponible en todo momento.
We have examples, such as solar energy that produces heat or electricity without reducing the amount of energy that the sun sends to the earth. As with wind, no matter how many wind turbines there are collecting its power, they would never disrupt the thermal balance of the planet.
Tenemos ejemplos, como la solar que produce calor o electricidad sin reducir la cantidad de energía que el sol envía a la tierra. Como sucede con el viento, por más aerogeneradores que existan recolectando su fuerza nunca trastocarían el equilibrio térmico del planeta.
And, the low power oriented ones that accommodate those smart digital devices that need energy for their operation, extracting it from the activity performed daily by the human being, such as walking.
Y, los orientados a la baja potencia que dan cabida a esos dispositivos digitales inteligentes que necesitan energía para su operación, extrayéndola de la actividad realizada a diario por el ser humano, como caminar.
And that's not all, Energy Harvesting is recognized as a real way to have an energetically sustainable planet. As well as achieving Goal 7 of the Sustainable Development Goals (SDGs), "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy for all".
Y eso no es todo, la Cosecha de Energía es reconocida como una vía real para tener un planeta energéticamente sostenible. Así como también, alcanzar el Objetivo 7 de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), "Garantizar el acceso a una energía asequible, fiable, sostenible y moderna para todos".
See you soon, I hope the reading has been enriching.
Nos vemos pronto, espero que la lectura haya sido enriquecedora.
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Figure and Image Credits
Créditos de las Figuras e Imágenes
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Composición de @alfonsoalfonsi realizada en Canvas utilizando fotografías de PxHere.
Photo left / Foto de la izquierda
Photo right /Foto de la derecha
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Composición realizada en Canvas y traducción por @alfonsoalfonsi a partir de la figura ubicada en (Covaci & Gontean, 2020)
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Composición de @alfonsoalfonsi realizada en Canvas utilizando como fuentes las fotografías de pxfuel.
Publications consulted and of interest
Publicaciones consultadas y de interés
The farewell banner and its photographs are my own and were composed using PowerPoint, Paint, and Linerock Investment LTD ToonMe application.
El cartel de despedida y sus fotografías son de mi propiedad y para su composición se utilizaron Power Point, Paint y Linerock Investment LTD Aplicación ToonMe.
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El separador es de mi propiedad y se realizó usando CANVAS e imagen de PxHere.
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Felicitaciones por este post, presentas un tema muy importante como lo es las energías alternativas, y creas el interés en sus escenarios y aplicaciones.
Gracias por continuar compartiendo información tan bien presentada e ilustrada.
Exitos y alegrias.
Gracias @raizayanez por seguir apoyando mis post. Cuando se está involucrado con la tecnología no debemos perder de vista su uso y se podemos extraerlas no convencionalmente, estaremos dando un aporte mayor. Gracias
Excelente tema y magistral información amigo @alfonsoalfonsi , como siempre una estupenda explicación de las energias alternativas, gracias por compartir esta información.
Saludos
Gracias @janetyanez por seguirme y apoyarme.