Récupération D'Énergie: Transformer l'énergie ambiante présente dans l'environnement en énergie électrique
Par Fouad Sabry
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À propos de ce livre électronique
Qu'est-ce que la récupération d'énergie ?
La récupération d'énergie consiste à obtenir de l'énergie de sources extérieures, à la capturer et à la stocker pour l'utiliser avec de minuscules appareils autonomes sans fil. Des exemples de ces types d'appareils incluent ceux utilisés dans l'électronique portable et les réseaux de capteurs sans fil.
Comment vous en bénéficierez
(I) Insights et validations sur les sujets suivants :
Chapitre 1 : Récupération d'énergie
Chapitre 2 : Piézoélectricité
Chapitre 3 : Fusée électrique nucléaire
Chapitre 4 : Pyroélectricité
Chapitre 5 : Transducteur
Chapitre 6 : Pile atomique
Chapitre 7 : Composant électronique
Chapitre 8 : Dispositif bêtavoltaïque
Chapitre 9 : Batterie nucléaire optoélectrique
Chapitre 10 : Pacesetters
Chapitre 11 : Micropower
Chapitre 12 : Générateur thermoélectrique
Chapitre 13 : Transducteur à ultrasons
Chapitre 14 : Générateur alimenté par vibration
Chapitre 15 : Générateur thermoélectrique automobile
Chapitre 16 : Borne de pilier en cuivre thermique
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Chapitre 17 : Nanogénérateur
Chapitre 18 : Systèmes dynamiques auto-alimentés
Chapitre 19 : Batterie thermoélectrique
Chapitre 20 : Applications du photovoltaïque
Chapitre 21 : Zhong Lin Wang
(II) Répondre aux principales questions du public sur la récupération d'énergie.
(III) Exemples concrets d'utilisation de la récupération d'énergie dans de nombreux domaines.
(IV) 17 annexes pour expliquer brièvement 266 technologies émergentes dans chaque industrie afin d'avoir une compréhension complète à 360 degrés des technologies de récupération d'énergie.
À qui s'adresse ce livre
Professionnels, étudiants de premier cycle et des cycles supérieurs, passionnés, amateurs et ceux qui veulent aller au-delà des connaissances ou des informations de base pour tout type de récupération d'énergie.
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Avis sur Récupération D'Énergie
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Aperçu du livre
Récupération D'Énergie - Fouad Sabry
Copyright
Energy Harvesting Copyright © 2022 par Fouad Sabry. Tous droits réservés.
Tous droits réservés. Aucune partie de ce livre ne peut être reproduite sous quelque forme ou par quelque moyen électronique ou mécanique, y compris les systèmes de stockage et de récupération de l’information, sans l’autorisation écrite de l’auteur. La seule exception est faite par un examinateur, qui peut citer de courts extraits dans une critique.
Couverture dessinée par Fouad Sabry.
Ce livre est une œuvre de fiction. Les noms, les personnages, les lieux et les incidents sont soit des produits de l’imagination de l’auteur, soit utilisés de manière fictive. Toute ressemblance avec des personnes réelles, vivantes ou mortes, des événements ou des lieux est entièrement fortuite.
Bonus
Vous pouvez envoyer un e-mail à 1BKOfficial.Org+EnergyHarvesting@gmail.com avec pour objet « Récupération d’énergie: convertir l’énergie ambiante présente dans l’environnement en énergie électrique », et vous recevrez un e-mail contenant les premiers chapitres de ce livre.
Fouad Sabry
Visitez le site Web de 1BK à l’adresse
www.1BKOfficial.org
Préface
Pourquoi ai-je écrit ce livre ?
L’histoire de l’écriture de ce livre a commencé en 1989, alors que j’étais étudiant à l’école secondaire des étudiants avancés.
C’est remarquablement comme les écoles STEM (Science, Technology, Engineering and Mathematics), qui sont maintenant disponibles dans de nombreux pays avancés.
STEM est un programme basé sur l’idée d’éduquer les étudiants dans quatre disciplines spécifiques - science, technologie, ingénierie et mathématiques - dans une approche interdisciplinaire et appliquée. Ce terme est généralement utilisé pour désigner une politique éducative ou un choix de programme dans les écoles. Elle a des répercussions sur le perfectionnement de la main-d’œuvre, les préoccupations en matière de sécurité nationale et la politique d’immigration.
Il y avait un cours hebdomadaire dans la bibliothèque, où chaque élève est libre de choisir n’importe quel livre et de lire pendant 1 heure. L’objectif de la classe est d’encourager les élèves à lire des matières autres que le programme éducatif.
Dans la bibliothèque, alors que je regardais les livres sur les étagères, j’ai remarqué d’énormes livres, totalisant 5 000 pages en 5 parties. Le nom du livre est « L’Encyclopédie de la technologie », qui décrit tout ce qui nous entoure, duzéro absolu aux semi-conducteurs, presque toutes les technologies, à cette époque, ont été expliquées avec des illustrations colorées et des mots simples. J’ai commencé à lire l’encyclopédie, et bien sûr, je n’ai pas pu la terminer dans le cours hebdomadaire de 1 heure.
J’ai donc convaincu mon père d’acheter l’encyclopédie. Mon père m’a acheté tous les outils technologiques au début de ma vie, le premier ordinateur et la première encyclopédie technologique, et les deux ont un grand impact sur moi et ma carrière.
J’ai terminé toute l’encyclopédie pendant les mêmes vacances d’été de cette année, puis j’ai commencé à voir comment l’univers fonctionne et comment appliquer ces connaissances aux problèmes quotidiens.
Ma passion pour la technologie a commencé il y a plus de 30 ans et le voyage continue.
Ce livre fait partie de « L’Encyclopédie des technologies émergentes » qui est ma tentative de donner aux lecteurs la même expérience étonnante que j’ai eue quand j’étais au lycée, mais au lieu des technologies du 20ème siècle, je suis plus intéressé par les technologies émergentes du 21ème siècle, les applications et les solutions industrielles.
« L’Encyclopédie des technologies émergentes » sera composée de 365 livres, chaque livre sera axé sur une seule technologie émergente. Vous pouvez lire la liste des technologies émergentes et leur catégorisation par industrie dans la partie « Bientôt disponible », à la fin du livre.
365 livres pour donner aux lecteurs la possibilité d’accroître leurs connaissances sur une seule technologie émergente chaque jour au cours d’une période d’un an.
Introduction
Comment ai-je écrit ce livre ?
Dans chaque livre de « The Encyclopedia of Emerging Technologies », j’essaie d’obtenir des informations de recherche instantanées et brutes, directement de l’esprit des gens, en essayant de répondre à leurs questions sur la technologie émergente.
Il y a 3 milliards de recherches Google chaque jour, et 20% d’entre elles n’ont jamais été vues auparavant. Ils sont comme une ligne directe vers les pensées des gens.
Parfois, c’est 'Comment puis-je enlever le bourrage papier'. D’autres fois, ce sont les peurs déchirantes et les désirs secrets qu’ils n’oseraient jamais partager qu’avec Google.
Dans ma quête pour découvrir une mine d’or inexploitée d’idées de contenu sur la « récupération d’énergie », j’utilise de nombreux outils pour écouter les données de saisie semi-automatique des moteurs de recherche comme Google, puis je lance rapidement chaque phrase et question utile, les gens posent autour du mot-clé « Récupération d’énergie ».
C’est une mine d’or de perspicacité des gens, que je peux utiliser pour créer du contenu, des produits et des services frais et ultra-utiles. Les gens gentils, comme vous, veulent vraiment.
Les recherches de personnes sont l’ensemble de données le plus important jamais collecté sur la psyché humaine. Par conséquent, ce livre est un produit vivant, et constamment mis à jour par de plus en plus de réponses à de nouvelles questions sur la « récupération d’énergie », posées par des gens, tout comme vous et moi, s’interrogeant sur cette nouvelle technologie émergente et aimeraient en savoir plus à ce sujet.
L’approche pour écrire ce livre est d’obtenir un niveau plus profond de compréhension de la façon dont les gens recherchent autour de « Récupération d’énergie », révélant des questions et des requêtes auxquelles je ne penserais pas nécessairement de mémoire, et répondant à ces questions avec des mots super faciles et digestes, et de naviguer dans le livre d’une manière simple.
Donc, quand il s’agit d’écrire ce livre, j’ai veillé à ce qu’il soit aussi optimisé et ciblé que possible. Le but de ce livre est d’aider les gens à mieux comprendre et à développer leurs connaissances sur la « récupération d’énergie ». J’essaie de répondre aux questions des gens aussi fidèlement que possible et de montrer beaucoup plus.
C’est une façon fantastique et belle d’explorer les questions et les problèmes que les gens ont et d’y répondre directement, et d’ajouter de la perspicacité, de la validation et de la créativité au contenu du livre – même des pitchs et des propositions. Le livre révèle des domaines de recherche riches, moins encombrés et parfois surprenants que je n’atteindrais pas autrement. Il ne fait aucun doute qu’il devrait accroître la connaissance de l’esprit des lecteurs potentiels, après avoir lu le livre en utilisant cette approche.
J’ai appliqué une approche unique pour rendre le contenu de ce livre toujours frais. Cette approche dépend de l’écoute de l’esprit des gens, en utilisant les outils d’écoute de recherche. Cette approche m’a aidé à :
Rencontrez les lecteurs exactement là où ils se trouvent, afin que je puisse créer un contenu pertinent qui touche une corde sensible et favorise une meilleure compréhension du sujet.
Gardez le doigt sur le pouls, afin que je puisse obtenir des mises à jour lorsque les gens parlent de cette technologie émergente de nouvelles façons, et surveiller les tendances au fil du temps.
Découvrez des trésors cachés de questions ont besoin de réponses sur la technologie émergente pour découvrir des informations inattendues et des niches cachées qui renforcent la pertinence du contenu et lui donnent un avantage gagnant.
Les éléments constitutifs de la rédaction de ce livre sont les suivants :
(1) J’ai cessé de perdre du temps sur le contenu voulu par les lecteurs, j’ai rempli le contenu du livre avec ce dont les gens ont besoin et j’ai dit au revoir aux idées de contenu sans fin basées sur des spéculations.
(2) J’ai pris des décisions solides, et pris moins de risques, pour être aux premières loges de ce que les gens veulent lire et savoir – en temps réel – et utiliser les données de recherche pour prendre des décisions audacieuses, sur les sujets à inclure et les sujets à exclure.
(3) J’ai rationalisé ma production de contenu pour identifier les idées de contenu sans avoir à passer manuellement au crible les opinions individuelles pour gagner des jours et même des semaines de temps.
C’est merveilleux d’aider les gens à accroître leurs connaissances d’une manière simple en répondant simplement à leurs questions.
Je pense que l’approche de l’écriture de ce livre est unique car elle rassemble et suit les questions importantes posées par les lecteurs sur les moteurs de recherche.
Remerciements
Écrire un livre est plus difficile que je ne le pensais et plus gratifiant que je n’aurais jamais pu l’imaginer. Rien de tout cela n’aurait été possible sans le travail accompli par des chercheurs prestigieux, et je tiens à souligner leurs efforts pour accroître les connaissances du public sur cette technologie émergente.
Dédicace
Pour les éclairés, ceux qui voient les choses différemment et veulent que le monde soit meilleur, ils n’aiment pas le statu quo ou l’État existant. Vous pouvez trop être en désaccord avec eux, et vous pouvez discuter encore plus avec eux, mais vous ne pouvez pas les ignorer, et vous ne pouvez pas les sous-estimer, parce qu’ils changent toujours les choses ... Ils poussent la race humaine en avant, et tandis que certains peuvent les voir comme des fous ou des amateurs, d’autres voient du génie et des innovateurs, parce que ceux qui sont assez éclairés pour penser qu’ils peuvent changer le monde, sont ceux qui le font, et conduisent les gens à l’illumination.
Épigraphe
La récupération d’énergie est l’acte d’obtenir de l’énergie de sources extérieures, de capturer cette énergie et de la stocker pour l’utiliser par de minuscules appareils autonomes sans fil. Des exemples de ces types de dispositifs comprennent ceux utilisés dans l’électronique portable et les réseaux de capteurs sans fil.
Table des matières
Copyright
Bonus
Préface
Introduction
Remerciements
Dédicace
Épigraphe
Table des matières
Chapitre 1 : Récupération d’énergie
Chapitre 2 : Piézoélectricité
Chapitre 3 : Fusée électrique nucléaire
Chapitre 4 : Pyroélectricité
Chapitre 5 : Transducteur
Chapitre 6 : Refroidissement thermoélectrique
Chapitre 7 : Batterie atomique
Chapitre 8 : Composant électronique
Chapitre 9 : Batterie nucléaire optoélectrique
Chapitre 10 : Capteur piézoélectrique
Chapitre 11 : Pacesetters
Chapitre 12 : Générateur thermoélectrique
Chapitre 13 : Générateur thermoélectrique
Chapitre 14 : Générateur alimenté par vibrations
Chapitre 15 : Générateur thermoélectrique automobile
Chapitre 16 : Bosse de pilier thermique en cuivre
Chapitre 17 : Nanomoteur à nanotubes de carbone
Chapitre 18 : Systèmes dynamiques auto-alimentés
Chapitre 19 : Batterie thermoélectrique
Chapitre 20 : Capteur laser thermopile
Chapitre 21: Zhong Lin Wang
Épilogue
À propos de l’auteur
À venir
Annexes : Technologies émergentes dans chaque industrie
Chapitre 1 : Récupération d’énergie
La récupération d’énergie (EH), également connue sous le nom de récupération d’énergie, de récupération d’énergie ou d’énergie ambiante, est le processus par lequel l’énergie est dérivée de sources externes (telles que l’énergie solaire, l’énergie thermique, l’énergie éolienne, les gradients de salinité et l’énergie cinétique, également appelée énergie ambiante), capturée et stockée pour être utilisée par de petits appareils autonomes sans fil, tels que ceux utilisés dans l’électronique portable et les réseaux de capteurs sans fil. La récupération d’énergie est aussi parfois appelée récupération d’énergie.
Dans la plupart des cas, les récupérateurs d’énergie ne sont capables de fournir qu’une quantité négligeable d’énergie aux appareils à faible consommation d’énergie. Même si l’entrée de combustible de certains producteurs à grande échelle coûte des ressources (pétrole, charbon, etc.), la source d’énergie pour les récupérateurs d’énergie est présente sous forme d’énergie de fond ambiante. Par exemple, les gradients de température peuvent être causés par le fonctionnement d’un moteur à combustion et, dans les zones métropolitaines, il y a une quantité importante de rayonnement électromagnétique dans l’atmosphère en raison de la transmission de signaux de radio et de télévision.
Les radios à cristal sont l’un des premiers exemples de technologie qui utilise l’électricité récoltée dans l’environnement sous forme de rayonnement électromagnétique ambiant (EMR).
Il est possible d’illustrer les principes fondamentaux de la récupération d’énergie à partir de DME ambiant en utilisant uniquement des composants fondamentaux.
Les secteurs militaire et commercial ont montré un intérêt considérable pour les systèmes de récupération d’énergie qui transforment l’énergie de l’environnement environnant en énergie électrique. Certains systèmes sont capables de transformer le mouvement, comme celui produit par les vagues océaniques, en énergie, qui peut ensuite être utilisée par les instruments de surveillance océanographique pour effectuer leurs tâches de manière autonome. À l’avenir, les applications peuvent inclure des appareils à haute puissance de sortie (ou des réseaux de tels dispositifs), qui sont installés dans des zones éloignées afin d’agir comme des centrales électriques fiables pour d’énormes systèmes. Une autre utilisation de la technologie de récupération d’énergie est dans l’électronique portable, où elle peut être utilisée pour alimenter ou recharger des appareils mobiles tels que des téléphones, des ordinateurs mobiles, des équipements de communication radio, etc. Tous ces dispositifs doivent être très durables afin de pouvoir résister à un contact prolongé avec des conditions dangereuses, et ils doivent avoir une large plage de sensibilité dynamique afin de pouvoir tirer parti de tout le spectre des mouvements des vagues.
Les petits capteurs autonomes, tels que ceux produits à l’aide de la technologie MEMS, peuvent également être alimentés par de l’énergie qui peut également être capturée. La dépendance à l’énergie de la batterie restreint la gamme d’applications de ces appareils, malgré le fait qu’ils sont souvent assez compacts et consomment relativement peu d’électricité. Les capteurs intelligents pourraient continuer à fonctionner pour toujours s’ils pouvaient récolter de l’énergie à partir de facteurs environnementaux tels que les vibrations, le vent, la chaleur ou la lumière.
Les densités de puissance typiques accessibles à partir des dispositifs de récupération d’énergie dépendent en grande partie de l’application en question, ce qui a un effet sur la taille du générateur, ainsi que sur la conception du générateur de récolte lui-même.
En général, pour les gadgets alimentés par le mouvement, les valeurs typiques sont de quelques μW/cm³ pour les applications alimentées par le corps humain et de centaines de μW/cm³ pour les générateurs alimentés par des machines.
Un condensateur, un super condensateur ou une batterie sont tous des exemples d’endroits où l’énergie peut être stockée. Lorsqu’une application nécessite des rafales d’énergie massives, les condensateurs sont souvent le composant de choix. Les batteries sont utilisées lorsque le gadget doit fournir un flux d’énergie constant car elles fuient moins d’énergie que les autres sources d’alimentation. Le type de batterie utilisé a un effet sur ces caractéristiques de la batterie. Bien que les types de batteries plus traditionnels, tels que l’hydrure métallique de nickel, soient encore largement utilisés aujourd’hui, les batteries au plomb et au lithium-ion sont deux des types de batteries les plus répandus à cette fin. Par rapport aux batteries, les supercondensateurs ont des cycles de charge-décharge presque infinis et peuvent, par conséquent, fonctionner indéfiniment. Cela les rend idéaux pour une utilisation dans l’Internet des objets et les capteurs sans fil, car ils éliminent le besoin de maintenance.
Les réseaux de capteurs indépendants attirent maintenant beaucoup d’attention dans le domaine de la récupération d’énergie de faible puissance. Dans ces applications, l’énergie est récoltée et stockée dans un condensateur avant d’être boostée et contrôlée et envoyée à un deuxième condensateur de stockage ou batterie pour être utilisée dans le microprocesseur.
La roue hydraulique et le moulin à vent sont deux des premiers exemples de dispositifs utilisés pour recueillir de l’énergie. Depuis de nombreuses décennies, les gens recherchent différentes méthodes pour stocker l’énergie provenant de la chaleur et des vibrations. La nécessité d’alimenter les réseaux de capteurs et les appareils mobiles sans utiliser de batteries est l’une des principales forces de motivation derrière la recherche de systèmes de récupération d’énergie innovants. La nécessité de trouver des solutions aux problèmes du changement climatique et du réchauffement de la planète est un autre facteur qui stimule le développement des technologies de collecte d’énergie.
Il existe plusieurs sources d’énergie qui fonctionnent à petite échelle qui, en général, ne peuvent pas être mises à l’échelle au niveau industriel afin de fournir une production égale à celle de l’énergie solaire, éolienne ou houlomotrice fonctionnant à l’échelle industrielle:
Certaines montres-bracelets, souvent appelées montres automatiques, sont alimentées par l’énergie cinétique; Dans ce cas, l’énergie est générée par le mouvement du bras. L’enroulement de son ressort moteur est causé par le mouvement du bras. Dans une version plus récente, que Seiko appelle « cinétique », le mouvement à quartz n’est pas alimenté par une batterie, mais plutôt par le mouvement d’un aimant à l’intérieur d’un générateur électromagnétique. En raison du mouvement, il y a un taux de changement dans le flux, ce qui provoque la production de CEM induite par les bobines. L’idée est liée à la loi de Faraday d’une manière ou d’une autre.
Le photovoltaïque est un moyen de générer de l’énergie en convertissant le rayonnement solaire (à l’intérieur et à l’extérieur) en électricité à courant continu à l’aide de semi-conducteurs qui montrent l’effet photovoltaïque. Cela peut être fait à la fois à l’extérieur et à l’intérieur. Les panneaux solaires, dont chacun a un certain nombre de cellules individuelles contenant un matériau photovoltaïque, sont utilisés dans le processus de production d’électricité par le photovoltaïque. Notez que le photovoltaïque peut maintenant être produit à l’échelle industrielle et qu’il existe de grandes fermes solaires.
Les générateurs thermoélectriques, également appelés TEG, sont constitués d’une connexion entre deux matériaux différents et de l’existence d’un gradient de température.
La connexion thermique de plusieurs jonctions en parallèle tout en les connectant électriquement en série permet la production de sorties de tension importantes.
Les performances typiques sont de 100 à 300 μV/K par jonction.
Ceux-ci peuvent être utilisés pour récolter des mW d’énergie à partir de diverses machines industrielles, structures, même le corps d’un être humain.
Dans la plupart des cas, les dissipateurs thermiques sont utilisés en conjonction avec eux pour obtenir le gradient de température souhaité.
Les micro-éoliennes sont utilisées pour recueillir l’énergie éolienne facilement accessible dans l’environnement sous forme d’énergie cinétique pour alimenter des dispositifs électroniques de faible