Microgeração de energia em pavimentos : estudo de caso de um gerador piezoelétrico instalado em um pavimento rodoviário

• Autor(a) principal: Heller, Lucas Fraporti
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/230215
• topic: Geração de energia; Piezoeletricidade; Rodovias; Energy harvesting; Piezoelectric; Traffic sensors

As vastas áreas pavimentadas recebem diariamente uma grande quantidade de energia térmica e mecânica, que acaba desperdiçada. Essa energia dissipada pode ser reaproveitada, o que permitiria a instalação de equipamentos eletrônicos sem a necessidade da rede primária e, com o aumento desse potencial, uma fonte renovável de energia. Painéis fotovoltaicos, materiais piezoelétricos, geradores termoelétricos, coletores térmicos e geradores eletromagnéticos são tecnologias com possibilidade de aplicação na infraestrutura viária para essa geração. Neste trabalho, além de uma conceituação sobre a microgeração de energia a partir de pavimentos – uma nova tecnologia em crescimento –, é apresentado um estudo sobre o funcionamento de um gerador de energia Piezoelétrico proposto e instalado no quilômetro 77 da rodovia BR-290/RS, no pavimento da praça de pedágio do munícipio de Gravataí, RS. O Gerador Piezoelétrico desenvolvido utilizou vigas em balanço de PZT, funcionando em vibração livre. Os transdutores escolhidos permitiram a geração de energia através da passagem de veículos sobre o sistema instalado na pista de cobrança automática da Praça de Pedágio. A utilização de um sistema de vibração livre visou a durabilidade do sistema, fornecendo baixa energia, porém virtualmente infinita, por evitar a fadiga nos geradores. A estrutura externa do sistema foi desenvolvida para fornecer proteção aos elementos piezoelétricos e eletrônicos. O sistema se manteve funcional durante os 30 dias previstos para o experimento. A ponta livre dos transdutores recebeu diferentes corpos de massa (6,1g e 16g) para aumentar a capacidade de geração. Na primeira configuração de massas de ponta foi obtido uma média diária de 300 mJ para as condições de tráfego da rodovia. A segunda configuração teve uma geração estimada de energia diária de aproximadamente 0,360 Joule para um transdutor, ou 5,76 Joule considerando os dezesseis na mesma eficiência. O sistema demonstrou, adicionalmente, potencial adequado para a utilização na categorização de veículos, com boas relações entre a resposta elétrica gerada e os eixos passantes.