Giải pháp thu hoạch năng lượng từ sóng viễn thông

nghiên cứu trình bày việc đề xuất hai giải pháp thu hoạch, lưu trữ năng lượng từ sóng viễn thông trong môi trường sống để cấp nguồn cho các thiết bị điện tử tiêu thụ công suất thấp bằng hai thiết kế mạch thu hoạch năng lượng. Đó là mảng chỉnh lưu thu sóng góc rộng dựa trên siêu vật liệu (metameterial) và mạch chỉnh lưu hai băng tần sử dụng diplexer.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giải pháp thu hoạch năng lượng từ sóng viễn thông CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TWELVE SESSION 12 Phòng: Board | Chủ tọa: Ninh Văn Nam, Nguyễn Đoàn Quyết GIẢI PHÁP THU HOẠCH NĂNG LƯỢNG TỪ SÓNG VIỄN THÔNG Đinh Quang Minh*, Vũ Hồng Tiến*, TS. Lê Minh Thùy *Sinh viên Viện Điện, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tác giả liên hệ: tien.vh164838@sis.hust.edu.vn LỜI DẪN Trong nghiên cứu này, chúng tôi đề xuất hai giải pháp thu hoạch, lưu trữ năng lượng từ sóng viễn thông trong môi trường sống để cấp nguồn cho các thiết bị điện tử tiêu thụ công suất thấp bằng hai thiết kế mạch thu hoạch năng lượng. Đó là mảng chỉnh lưu thu sóng góc rộng dựa trên siêu vật liệu (metameterial) và mạch chỉnh lưu hai băng tần sử dụng diplexer. Hệ mạch được đo đạc và thử nghiệm thu hoạch năng lượng từ sóng viễn thông công nghệ 5G (3,75GHz) và 4G (1,8GHz và 2,6GHz) trong điều kiện thử nghiệm ở phòng nghiên cứu với hiệu suất chuyển đổi RF-DC cao nhất đạt 50% khi công suất sóng tới là 0 dBm và 39% tại -10 dBm. Từ khóa : Thu hoạch năng lượng từ sóng điện từ, siêu vật liệu, cảm biến không dây tự chủ năng lượng.chủ năng lượng.lượng, Cảm biến và điều khiển, Mô hình hoá năng lượng, Mô phỏng năng lượng. 1. GIỚI THIỆU Thu hoạch năng lượng là quá trình lấy ứng dụng sẽ triển khai mà chúng ta sẽ áp năng lượng từ các nguồn bên ngoài như dụng các giải pháp thu hoạch năng lượng (năng lượng mặt trời, nhiệt, gió, động phù hợp. Nguồn sóng điện từ trong môi năng được biết tới như năng lượng trong trường tuy có mật độ năng lượng thấp môi trường) và chuyển đổi, lưu trữ chúng nhưng với ưu điểm về độ phổ biến và thời dưới dạng điện năng để cung cấp cho các gian tồn tại bất kể ngày đêm đang dần trở thiết bị điện tử nhỏ hoặc thiết bị không thành một đối tượng tiềm năng, hấp dẫn dây tự chủ năng lượng (như các thiết bị với các nhà khoa học, công ty, viện nghiên đeo trên người hay nút cảm biến không cứu trên toàn thế giới trong việc tìm ra giải dây vốn có mức tiêu thụ năng lượng pháp thu hoạch năng lượng và triển khai thấp). Tùy vào đặc tính của mỗi nguồn chúng lên các mạng cảm biến không dây. năng lượng cần thu hoạch cũng như là Điều này không còn trở nên xa vời nhờ 228 | DIỄN ĐÀN SINH VIÊN 2020 - NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO CÁC ĐỀ XUẤT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC - SESSION TWELVE vào sự phát triển của công nghệ thông 2. PHƯƠNG PHÁP tin, truyền thông không dây và công nghệ Cấu trúc thông thường của một hệ thu điện, vi cơ điện tử trong những năm gần hoạch năng lượng gồm mạch thu hoạch đây. Các kết quả nghiên cứu bước đầu mở năng lượng từ sóng điện từ, thường gọi ra tương lai về một giải pháp cung cấp là rectenna có cấu tạo gồm hai phần tử năng lượng sạch và nguồn cung cấp năng chính là ăng-ten thu và mạch chỉnh lưu lượng lâu dài cho các thiết bị điện tử tiêu (xem Hình 1). Ăng-ten giúp chuyển đổi thụ công suất thấp cỡ vài mW như các nút năng lượng sóng điện từ trong môi trường cảm biến trong mạng cảm biến không thành điện áp xoay chiều tần số cao. Năng dây (Bảng 1), thay thế cho phương án cấp lượng thu được này sẽ được chuyển tới nguồn truyền thống sử dụng pin vốn có mạch chỉnh lưu và lọc nhằm biến đổi dung lượng hữu hạn và gây ô nhiễm môi chúng thành điện áp một chiều phù hợp trường. Tuy nhiên để có thể hoàn thiện cho mạch quản lý và lưu trữ năng lượng. được giải pháp thu hoạch năng lượng sóng điện từ và ứng dụng nó vào đời sống thực tế thì còn nhiều vấn đề cần giải quyết hiện nay như : mật độ công suất thấp của sóng điện từ trong môi trường làm giảm hiệu suất chuyển đổi năng lượng 1 chiều, hướng tới và phân cực của sóng trong môi trường là không dự đoán được và thu hoạch hiệu quả nhiều băng tần sóng tại một đơn vị diện tích trong môi trường. Hình 1. Cấu trúc một hệ mạch thu hoạch năng lượng Bảng 1. Các nghiên cứu liên quan 2.1 Giải pháp đề xuất Mật độ Hiệu suất Công bố Tần số năng lượng Để giải quyết cho hai vấn đề chủ yếu chuyển đổi tới trong hướng nghiên cứu này là thu năng T. Matsunaga et 5,8 GHz 0,041 W/m2 44,1% al (2015) lượng hiệu quả với góc sóng tới rộng RL H. Sun et al DRL (2013) 1,8 GHz và nhiều băng tần trên một đơn vị diện Transfer RL U. Muncuk et al LTE 700, GSM 850 -10 dBm 40% tích, chúng tôi đề xuất hai giải pháp cho (2018) ISM 900 mạch thu hoạch (rectenna) gồm: mảng chỉnh lưu góc rộng (dựa trên siêu vật liệu metameterial) giúp ...