ஆற்றல் அறுவடை: சுற்றியுள்ள ஆற்றல் சேகரிப்பு மூலம் எதிர்காலத்தை இயக்குதல்

நிலைத்தன்மை மற்றும் செயல்திறனை நோக்கிய உலகில், ஆற்றல் அறுவடை ஒரு முக்கிய தொழில்நுட்பமாக உருவாகி வருகிறது. சுற்றுப்புற ஆற்றல் சேகரிப்பு அல்லது ஆற்றல் துப்புரவு என்றும் அழைக்கப்படும் இது, சுற்றுச்சூழலில் இருந்து சிறிய அளவிலான ஆற்றலைப் பிடித்து, அதை பயன்படுத்தக்கூடிய மின் சக்தியாக மாற்றும் செயல்முறையாகும். இந்த வலைப்பதிவு இந்த அற்புதமான துறையின் கொள்கைகள், தொழில்நுட்பங்கள், பயன்பாடுகள் மற்றும் எதிர்கால திறனைப் பற்றி ஆராயும்.

ஆற்றல் அறுவடை என்றால் என்ன?

ஆற்றல் அறுவடை அதன் சுற்றுப்புறங்களிலிருந்து வீணாகும் ஆற்றலைப் பிடிக்கிறது. இது ஒளி, வெப்பம், அதிர்வு அல்லது ரேடியோ அலைகள் வடிவில் இருக்கலாம். வரையறுக்கப்பட்ட வளங்களை நம்பியிருக்கும் பாரம்பரிய ஆற்றல் மூலங்களைப் போலல்லாமல், ஆற்றல் அறுவடை உடனடியாக கிடைக்கும் சுற்றுப்புற ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது. சேகரிக்கப்பட்ட ஆற்றல் பின்னர் மின் ஆற்றலாக மாற்றப்பட்டு சிறிய மின்னணு சாதனங்கள், வயர்லெஸ் சென்சார்கள் மற்றும் பிற குறைந்த சக்தி பயன்பாடுகளுக்கு சக்தியூட்டுகிறது, இது பேட்டரிகள் அல்லது கம்பிவழி மின் மூலங்களின் தேவையை நீக்குகிறது.

ஆற்றல் அறுவடை ஏன் முக்கியமானது?

ஆற்றல் அறுவடையின் முக்கியத்துவம் அதன் திறனில் உள்ளது:

• பேட்டரிகளை சார்ந்திருப்பதைக் குறைத்தல்: பேட்டரிகளை அடிக்கடி மாற்ற வேண்டும், அவை மின்னணு கழிவுகளுக்கு பங்களிக்கின்றன, மேலும் சுற்றுச்சூழலுக்கு தீங்கு விளைவிக்கும். ஆற்றல் அறுவடை ஒரு நிலையான மாற்றை வழங்குகிறது.
• வயர்லெஸ் மற்றும் தன்னாட்சி சாதனங்களை இயக்குதல்: ஆற்றல் அறுவடை தொலைதூர அல்லது அணுக முடியாத இடங்களில் உள்ள சாதனங்களுக்கு சக்தியளிக்கிறது, இதனால் பராமரிப்பு இல்லாமல் தொடர்ச்சியான செயல்பாட்டை அனுமதிக்கிறது.
• நிலைத்தன்மையை ஊக்குவித்தல்: வீணாகும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஆற்றல் அறுவடை புதைபடிவ எரிபொருட்களை நாம் சார்ந்திருப்பதைக் குறைத்து, தூய்மையான சூழலுக்கு பங்களிக்கிறது.
• செயல்திறனை மேம்படுத்துதல்: சுய சக்தி சாதனங்கள் மற்றும் அமைப்புகள் செயல்பாட்டு செயல்திறனை மேம்படுத்துகின்றன மற்றும் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் ஆற்றல் நுகர்வைக் குறைக்கின்றன.

ஆற்றல் அறுவடை தொழில்நுட்பங்களின் வகைகள்

சுற்றுப்புற ஆற்றலை அறுவடை செய்ய பல தொழில்நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, ஒவ்வொன்றும் வெவ்வேறு ஆற்றல் மூலங்களுக்கும் பயன்பாடுகளுக்கும் ஏற்றது. மிகவும் பொதுவான வகைகளின் ஒரு கண்ணோட்டம் இங்கே:

1. சூரிய ஆற்றல் அறுவடை

சூரிய ஆற்றல் அறுவடை ஒளிமின்னழுத்த (PV) செல்களைப் பயன்படுத்தி சூரிய ஒளியை மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. உட்புற விளக்குகளைக் கூட அறுவடை செய்யலாம், இருப்பினும் குறைந்த செயல்திறனுடன். சோலார் செல் தொழில்நுட்பத்தில் ஏற்படும் முன்னேற்றங்கள் அவற்றை மிகவும் திறமையானதாகவும், நெகிழ்வானதாகவும் ஆக்குகின்றன, இது பல்வேறு சாதனங்கள் மற்றும் பரப்புகளில் ஒருங்கிணைக்க அனுமதிக்கிறது.

உதாரணம்: சூரிய சக்தியில் இயங்கும் கால்குலேட்டர்கள், வெளிப்புற விளக்குகள் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் கண்காணிப்புக்கான வயர்லெஸ் சென்சார்கள்.

2. அழுத்தமின் ஆற்றல் அறுவடை

அழுத்தமின் பொருட்கள் இயந்திர அழுத்தம் அல்லது அதிர்வுக்கு உட்படுத்தப்படும்போது மின்சாரத்தை உருவாக்குகின்றன. இந்த தொழில்நுட்பம் மனித இயக்கம், வாகன போக்குவரத்து அல்லது தொழில்துறை இயந்திரங்களிலிருந்து ஆற்றலை அறுவடை செய்ய முடியும்.

உதாரணம்: பாலங்களில் உள்ள சுய சக்தி சென்சார்கள் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாட்டைக் கண்காணிக்க, அணியக்கூடிய மின்னணு சாதனங்களுக்கு சக்தியூட்ட காலணியில் பொருத்தப்பட்ட ஆற்றல் அறுவடிகள், மற்றும் தொழில்துறை உபகரணங்களில் அதிர்வு அடிப்படையிலான சென்சார்கள்.

3. வெப்பமின் ஆற்றல் அறுவடை

வெப்பமின் ஜெனரேட்டர்கள் (TEGs) சீபெக் விளைவின் அடிப்படையில் வெப்பநிலை வேறுபாடுகளை மின்சாரமாக மாற்றுகின்றன. தொழில்துறை செயல்முறைகள், வாகன வெளியேற்றம் அல்லது உடல் வெப்பம் ஆகியவற்றிலிருந்து வீணாகும் வெப்பத்தை TEGகளைப் பயன்படுத்தி அறுவடை செய்யலாம்.

உதாரணம்: குழாய்களில் உள்ள திரவத்திற்கும் சுற்றியுள்ள சூழலுக்கும் இடையிலான வெப்பநிலை வேறுபாட்டைப் பயன்படுத்தி சென்சார்களுக்கு சக்தியூட்டுதல், வாகனங்களில் கழிவு வெப்ப மீட்பு அமைப்புகள் மற்றும் உடல் வெப்பத்தால் இயங்கும் அணியக்கூடிய சாதனங்கள்.

4. ரேடியோ அதிர்வெண் (RF) ஆற்றல் அறுவடை

RF ஆற்றல் அறுவடை ரேடியோ சிக்னல்கள், வைஃபை ரவுட்டர்கள் மற்றும் பிற வயர்லெஸ் தகவல் தொடர்பு சாதனங்களிலிருந்து மின்காந்த அலைகளைப் பிடிக்கிறது. அறுவடை செய்யப்பட்ட ஆற்றல் குறைந்த சக்தி மின்னணு சாதனங்களுக்கு சக்தியூட்ட முடியும்.

உதாரணம்: சுற்றுப்புற RF சிக்னல்களால் இயக்கப்படும் வயர்லெஸ் சென்சார் நெட்வொர்க்குகள், சரக்கு நிர்வாகத்திற்கான ஸ்மார்ட் குறிச்சொற்கள், மற்றும் வலுவான RF சிக்னல்கள் உள்ள பகுதிகளில் சாதனங்களை வயர்லெஸ் முறையில் சார்ஜ் செய்தல்.

5. இயக்க ஆற்றல் அறுவடை

இயக்க ஆற்றல் அறுவடை இயந்திர இயக்கத்தை மின்சாரமாக மாற்றுகிறது. இதில் அதிர்வுகள், சுழற்சிகள் அல்லது நேரியல் இயக்கங்கள் அடங்கும். இந்த மாற்றத்திற்கு மின்காந்த தூண்டல் அல்லது ட்ரைபோஎலக்ட்ரிக் விளைவு போன்ற வெவ்வேறு நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

உதாரணம்: கடல் அலைகளிலிருந்து ஆற்றலை அறுவடை செய்தல், காற்றாலைகளில் சுழற்சி ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி சென்சார்களுக்கு சக்தியூட்டுதல், மற்றும் இதயமுடுக்கிகளில் இயக்க சென்சார்களைப் பயன்படுத்துதல்.

ஆற்றல் அறுவடையின் பயன்பாடுகள்

ஆற்றல் அறுவடை பல்வேறு தொழில்களில் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளைக் கொண்டுள்ளது. இங்கே சில குறிப்பிடத்தக்க உதாரணங்கள்:

1. வயர்லெஸ் சென்சார் நெட்வொர்க்குகள் (WSNs)

WSNகள் ஆற்றல் அறுவடைக்கான ஒரு முக்கிய பயன்பாட்டுப் பகுதியாகும். இந்த நெட்வொர்க்குகள் வெப்பநிலை, அழுத்தம், ஈரப்பதம் மற்றும் அதிர்வு போன்ற பல்வேறு அளவுருக்களைக் கண்காணிக்கும் பல சிறிய, குறைந்த சக்தி சென்சார்களைக் கொண்டுள்ளன. ஆற்றல் அறுவடை இந்த சென்சார்களுக்கு சக்தியளிக்க முடியும், இது பேட்டரி மாற்றங்களின் தேவையை நீக்கி, நீண்ட கால, தன்னாட்சி செயல்பாட்டை செயல்படுத்துகிறது.

உதாரணம்: தொலைதூர காடுகளில் சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளைக் கண்காணித்தல், விவசாய வயல்களில் மண் ஈரப்பதத்தைக் கண்காணித்தல், மற்றும் பாலங்கள் மற்றும் கட்டிடங்களின் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாட்டைக் கண்காணித்தல்.

2. இன்டர்நெட் ஆஃப் திங்ஸ் (IoT)

IoT சூழலமைப்பு ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட சாதனங்களின் பரந்த நெட்வொர்க்கை நம்பியுள்ளது. ஆற்றல் அறுவடை இந்த சாதனங்களில் பலவற்றிற்கு சக்தியளிக்க முடியும், பேட்டரிகளை சார்ந்திருப்பதைக் குறைத்து புதிய பயன்பாடுகளை இயக்குகிறது. ஸ்மார்ட் ஹோம் சாதனங்கள் முதல் தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன் அமைப்புகள் வரை, IoTக்கு சக்தியூட்டுவதில் ஆற்றல் அறுவடை ஒரு முக்கிய பங்கு வகிக்க முடியும்.

உதாரணம்: சுற்றுப்புற ஒளியால் இயக்கப்படும் ஸ்மார்ட் தெர்மோஸ்டாட்கள், சுய சக்தி பாதுகாப்பு கேமராக்கள், மற்றும் முன்கணிப்பு பராமரிப்புக்காக தொழிற்சாலைகளில் உள்ள வயர்லெஸ் சென்சார்கள்.

3. அணியக்கூடிய மின்னணுவியல்

ஸ்மார்ட்வாட்ச்கள், ஃபிட்னஸ் டிராக்கர்கள் மற்றும் மருத்துவ சென்சார்கள் போன்ற அணியக்கூடிய சாதனங்கள் பெருகிய முறையில் பிரபலமாகி வருகின்றன. ஆற்றல் அறுவடை இந்த சாதனங்களுக்கு சக்தியளித்து, அவற்றின் பேட்டரி ஆயுளை நீட்டித்து, புதிய செயல்பாடுகளை இயக்க முடியும். உடல் வெப்பம், இயக்கம் மற்றும் சுற்றுப்புற ஒளி ஆகியவற்றை அணியக்கூடிய மின்னணுவியலுக்கு சக்தியூட்ட அறுவடை செய்யலாம்.

உதாரணம்: உடல் வெப்பத்தால் இயக்கப்படும் ஸ்மார்ட்வாட்ச்கள், இயக்கத்தால் இயக்கப்படும் ஃபிட்னஸ் டிராக்கர்கள், மற்றும் முக்கிய அறிகுறிகளை தொடர்ந்து கண்காணிக்கும் மருத்துவ சென்சார்கள்.

4. உள்கட்டமைப்பு கண்காணிப்பு

ஆற்றல் அறுவடை பாலங்கள், கட்டிடங்கள், குழாய்கள் மற்றும் ரயில்வே போன்ற உள்கட்டமைப்பு சொத்துக்களை தொடர்ந்து கண்காணிக்க உதவுகிறது. ஆற்றல் அறுவடையால் இயக்கப்படும் வயர்லெஸ் சென்சார்கள் கட்டமைப்பு சேதம், அரிப்பு மற்றும் பிற சாத்தியமான சிக்கல்களைக் கண்டறிய முடியும், இது சரியான நேரத்தில் பராமரிப்பு மற்றும் பேரழிவு தோல்விகளைத் தடுக்க அனுமதிக்கிறது.

உதாரணம்: அதிர்வு-இயங்கும் சென்சார்களைப் பயன்படுத்தி பாலங்களின் கட்டமைப்பு ஒருமைப்பாட்டைக் கண்காணித்தல், வெப்பநிலை-இயங்கும் சென்சார்களைப் பயன்படுத்தி குழாய்களில் கசிவுகளைக் கண்டறிதல், மற்றும் அதிர்வு-இயங்கும் சென்சார்களைப் பயன்படுத்தி ரயில் பாதைகளின் நிலையை கண்காணித்தல்.

5. மருத்துவ உள்வைப்புகள்

ஆற்றல் அறுவடை இதயமுடுக்கிகள் மற்றும் நரம்பியல் தூண்டிகள் போன்ற மருத்துவ உள்வைப்புகளுக்கு சக்தியளிக்க முடியும், இது பேட்டரி மாற்றங்களின் தேவையை நீக்கி, சிக்கல்களின் அபாயத்தைக் குறைக்கிறது. உடல் வெப்பம், இயக்கம் மற்றும் இரத்த ஓட்டம் கூட இந்த சாதனங்களுக்கு சக்தியூட்ட அறுவடை செய்யப்படலாம்.

உதாரணம்: இதயத் துடிப்பால் இயக்கப்படும் இதயமுடுக்கிகள், உடல் வெப்பத்தால் இயக்கப்படும் நரம்பியல் தூண்டிகள், மற்றும் நொதி வினைகளால் இயக்கப்படும் குளுக்கோஸ் மானிட்டர்கள்.

6. வாகனத் தொழில்

ஆற்றல் அறுவடை வாகனங்களின் செயல்திறன் மற்றும் நிலைத்தன்மையை மேம்படுத்த முடியும். இயந்திரம் மற்றும் வெளியேற்றும் அமைப்பிலிருந்து வீணாகும் வெப்பத்தை வெப்பமின் ஜெனரேட்டர்களைப் பயன்படுத்தி மீட்டெடுக்கலாம். சஸ்பென்ஷன் அமைப்பிலிருந்து அதிர்வு ஆற்றலையும் அறுவடை செய்யலாம்.

உதாரணம்: கழிவு வெப்பத்தை மின்சாரமாக மாற்றும் வெப்பமின் ஜெனரேட்டர்கள், வாகன அதிர்வுகளிலிருந்து மின்சாரத்தை உருவாக்கும் அதிர்வு தணிப்பான்கள், மற்றும் சக்கர சுழற்சியால் இயக்கப்படும் டயர் அழுத்தம் கண்காணிப்பு அமைப்புகள்.

சவால்கள் மற்றும் எதிர்கால திசைகள்

அதன் மகத்தான திறன் இருந்தபோதிலும், ஆற்றல் அறுவடை பல சவால்களை எதிர்கொள்கிறது:

• குறைந்த ஆற்றல் வெளியீடு: சுற்றுப்புற மூலங்களிலிருந்து அறுவடை செய்யப்படும் ஆற்றலின் அளவு பெரும்பாலும் சிறியதாக உள்ளது, இது இயக்கக்கூடிய பயன்பாடுகளைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.
• ஆற்றல் மாற்றத்தின் செயல்திறன்: சுற்றுப்புற ஆற்றலை பயன்படுத்தக்கூடிய மின் சக்தியாக மாற்றுவதற்கான செயல்திறனை மேம்படுத்த வேண்டும்.
• ஆற்றல் சேமிப்பு: சுற்றுப்புற ஆற்றல் மூலங்களின் இடைப்பட்ட தன்மையை சமாளிக்க திறமையான ஆற்றல் சேமிப்பு தீர்வுகள் தேவை.
• செலவு: ஆற்றல் அறுவடை சாதனங்களின் செலவு அதிகமாக இருக்கலாம், இது அவற்றின் பரவலான பயன்பாட்டைக் கட்டுப்படுத்துகிறது.
• சுற்றுச்சூழல் காரணிகள்: சுற்றுப்புற ஆற்றல் மூலங்கள் வானிலை மற்றும் দিনের நேரம் போன்ற சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளால் பாதிக்கப்படலாம்.

இருப்பினும், தற்போதைய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் இந்த சவால்களை நிவர்த்தி செய்கின்றன. முக்கிய கவனம் செலுத்தும் பகுதிகள் பின்வருமாறு:

• மேம்பட்ட பொருட்கள்: அதிக ஆற்றல் மாற்ற செயல்திறன் கொண்ட புதிய பொருட்களை உருவாக்குதல்.
• மினியேட்டரைசேஷன்: ஆற்றல் அறுவடை சாதனங்களின் அளவு மற்றும் எடையைக் குறைத்தல்.
• ஆற்றல் சேமிப்பு தீர்வுகள்: சூப்பர்காப்பாசிட்டர்கள் மற்றும் மைக்ரோ-பேட்டரிகள் போன்ற உயர் திறன், நீண்டகால ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்களை உருவாக்குதல்.
• கலப்பின ஆற்றல் அறுவடை: ஆற்றல் வெளியீடு மற்றும் நம்பகத்தன்மையை அதிகரிக்க பல ஆற்றல் அறுவடை தொழில்நுட்பங்களை இணைத்தல்.
• மேம்படுத்தல் வழிமுறைகள்: சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகள் மற்றும் சாதனத் தேவைகளின் அடிப்படையில் ஆற்றல் அறுவடை செயல்திறனை மேம்படுத்தும் வழிமுறைகளை உருவாக்குதல்.

ஆற்றல் அறுவடை குறித்த உலகளாவிய கண்ணோட்டங்கள்

ஆற்றல் அறுவடை ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு உலகளவில் தொடரப்படுகிறது, பல்வேறு நாடுகள் மற்றும் பிராந்தியங்களிலிருந்து குறிப்பிடத்தக்க பங்களிப்புகளுடன்:

• வட அமெரிக்கா: அமெரிக்கா மற்றும் கனடாவில் உள்ள முன்னணி பல்கலைக்கழகங்கள் மற்றும் ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் ஆற்றல் அறுவடை ஆராய்ச்சியில் தீவிரமாக ஈடுபட்டுள்ளன, மேம்பட்ட பொருட்கள், ஆற்றல் சேமிப்பு மற்றும் பயன்பாட்டு மேம்பாட்டில் கவனம் செலுத்துகின்றன.
• ஐரோப்பா: ஐரோப்பிய ஒன்றியம் தனது ஆராய்ச்சி மற்றும் கண்டுபிடிப்பு திட்டங்கள் மூலம், ஹொரைசன் 2020 போன்ற பல ஆற்றல் அறுவடை திட்டங்களுக்கு நிதியளித்துள்ளது. இந்த திட்டங்கள் வயர்லெஸ் சென்சார் நெட்வொர்க்குகள், அணியக்கூடிய மின்னணுவியல் மற்றும் தொழில்துறை ஆட்டோமேஷன் உள்ளிட்ட பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கான ஆற்றல் அறுவடை தீர்வுகளை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகின்றன.
• ஆசியா: ஜப்பான், தென் கொரியா மற்றும் சீனா போன்ற நாடுகள் ஆற்றல் அறுவடை ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டில் பெருமளவில் முதலீடு செய்கின்றன. இந்த நாடுகள் குறிப்பாக IoT சாதனங்கள், ஸ்மார்ட் நகரங்கள் மற்றும் மின்சார வாகனங்களுக்கான ஆற்றல் அறுவடை தீர்வுகளை உருவாக்குவதில் கவனம் செலுத்துகின்றன.
• ஆஸ்திரேலியா: ஆஸ்திரேலியாவில் உள்ள ஆராய்ச்சி நிறுவனங்கள் நாட்டின் பரந்த மற்றும் அரிதான மக்கள் தொகை கொண்ட நிலப்பரப்புகளைப் பயன்படுத்தி, தொலைநிலை கண்காணிப்பு மற்றும் வள மேலாண்மை பயன்பாடுகளுக்கான ஆற்றல் அறுவடை தொழில்நுட்பங்களை ஆராய்ந்து வருகின்றன.

இந்த உலகளாவிய முயற்சிகள் ஆற்றல் அறுவடையில் புதுமைகளை ஊக்குவித்து, பல்வேறு தொழில்களில் இந்த தொழில்நுட்பத்தின் பயன்பாட்டை விரைவுபடுத்துகின்றன.

முடிவுரை

ஆற்றல் அறுவடை என்பது ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தொழில்நுட்பமாகும், இது மின்னணு சாதனங்கள் மற்றும் அமைப்புகளுக்கு நாம் சக்தியளிக்கும் விதத்தை புரட்சிகரமாக்கும் திறனைக் கொண்டுள்ளது. சுற்றுச்சூழலிலிருந்து சுற்றுப்புற ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஆற்றல் அறுவடை பேட்டரிகளை நாம் சார்ந்திருப்பதைக் குறைக்கவும், வயர்லெஸ் மற்றும் தன்னாட்சி சாதனங்களை இயக்கவும், நிலைத்தன்மையை ஊக்குவிக்கவும் முடியும். சவால்கள் இருந்தாலும், தற்போதைய ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாட்டு முயற்சிகள் பல்வேறு பயன்பாடுகளில் ஆற்றல் அறுவடையை பரவலாகப் பயன்படுத்துவதற்கு வழி வகுக்கின்றன. நிலையான மற்றும் திறமையான ஆற்றல் தீர்வுகளுக்கான தேவை தொடர்ந்து அதிகரித்து வருவதால், எதிர்காலத்திற்கு சக்தியூட்டுவதில் ஆற்றல் அறுவடை பெருகிய முறையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கத் தயாராக உள்ளது.