Les systèmes de surveillance ferroviaire rencontrent souvent des difficultés d'alimentation électrique en raison des difficultés d'accès et de maintenance. La récupération d'énergie piézoélectrique présente une solution prometteuse en convertissant les vibrations induites par les trains en énergie électrique.
Traditionnellement, une poutre en porte-à-faux bimorphe est utilisée, générant de l'énergie à partir de vibrations dans la gamme 3-100 Hz, en s'alignant sur les fréquences du trafic ferroviaire pour alimenter des appareils et des capteurs à faible consommation d'énergie. Cependant, la production d'énergie est limitée à une bande de fréquence étroite proche de la résonance, ce qui réduit la puissance de sortie hors résonance.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont utilisé l'impression 3D pour régler la fréquence de résonance des récupérateurs d'énergie, améliorant ainsi leurs performances. Ils ont conçu et imprimé un prototype en utilisant le matériau PAHT CF15, testé sur un pont soumis aux vibrations verticales des trains qui passent. Des performances optimales ont été obtenues en réglant le mode de vibration fondamental du pont, bien que des variables comme la vitesse du train et les propriétés du pont aient introduit des complexités de réglage.
La validation expérimentale a confirmé le processus de réglage, montrant des niveaux d'énergie élevés autour de 40-55 Hz. Les performances de la moissonneuse ont été vérifiées avec succès à la fois en laboratoire et dans des conditions réelles, démontrant une collecte efficace de l'énergie à partir des vibrations induites par le train.
La recherche a utilisé une approche statistique pour estimer la fréquence de réglage optimale pour une récolte d’énergie maximale, garantissant que la distribution d’énergie de pointe suit un modèle gaussien.
Cette avancée dans la récupération d’énergie piézoélectrique fournit une source d’énergie fiable pour les systèmes de surveillance ferroviaire, avec un réglage approprié améliorant considérablement l’efficacité.
Source : https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/2647/10/102001/pdf