Desıgn And Implementatıon Of A Pıezoelectrıc Wınd Energy Harvester

Abstract

Bu çalışmada, titreşimlerden elektrik enerjisi üreten piezeoelektrik levhalar kullanılarak bir sistem tasarımı yapılmış ve prototip üretilmiştir. Çalışma kapsamında, çeşitli piezoelektrik levhaların titreşim özellikleri incelenmiştir. 3 farklı uzunluğa ve doğal titreşim frekansına sahip piezoelektrik levhalarda 0.5 Hz’den 25 Hz’e kadar yapılan titreşim deneyleri ile bu levhaların doğal titreşim frekansları tespit edilmiştir. İlgili titreşim frekanslarında ne kadar elektriksel gerilim ve güç oluşturabildikleri ölçülmüştür. Deneyler sırasında farklı yüklerin, üretilen elektriksel güce etkileri de çalışılmıştır. Ayrıca çalışma kapsamında, prototip rüzgar enerjisi hasatçısının elektromanyetik analizleri de gerçekleştirilmiştir. Böylece; piezoelektrik levhalardan deneysel olarak elde edilen veriler ile, doğrudan enerji üreten bir sistemin tasarım ve imalatı sağlanmıştır. Doğada, rüzgâr hızı ve çeşitli etmenlerden kaynaklanan her türlü titreştirici kuvvet, doğal frekansta olmayıp gerçekte belli bir frekans aralığında sürekli değiştiğinden, bu durumda elde edilebilecek gücün artırılması ancak multifrekanslı bir yeni hasatçıyla mümkün olacaktır. Sonuç olarak daha geniş rüzgar hızı bandında, düşük rüzgar hızlarında enerji üretebilen yeni bir sistem üretilmiştirIn this study, a system design and prototype have been realized by using piezeoelectric layers producing electrical energy from vibrations. In the study, the vibration properties of various piezoelectric layers have been explored. Natural vibration frequencies have been determined with the vibration experiments performed from 0.5 Hz to 25 Hz in piezoelectric layers with 3 different lengths and natural frequencies. How much electrical voltage and power they can generate at the respective vibration frequencies are measured. During the experiments, the effects of different loads on the generated electrical power have been studied, too. Within the scope of study, electromagnetic analysis of the prototype wind energy harvester has been also performed. Thereby; with the experimental data obtained from piezoelectric layers, the design and implementation of a direct energy generating system have been provided. In the nature, wind speed and all vibrational forces stem from various factors are not at natural frequency, indeed they vary continuously within a certain frequency interval, the increase of power can only be possible by a new multi-frequency harvester. To conclude, a new system which can generate energy at low wind speed and in wider wind speed band is implemente