هنگامی که باتری خالی می‌شود، باید بصورت دستی آن را به شارژر وصل کرد تا دوباره شارژ شود. ولی رویکرد تازه‌ای در تولید باتری شکل گرفته است که عمر شارژ این منبع انرژی را نامحدود میکند.
نویسندگان:
Raja Jurdak
Research Group Leader, Distributed Sensing Systems, CSIRO
Brano Kusy
Research Scientist, CSIRO
در کاربردهای طولانی مدت که سنسور وجود دارد، به باتری‌هایی که خود را شارژ کنند نیازمندیم. کارهایی مانند:
- و یا سنسورهای پایش سلامتی زیست بوم های دریایی مانند Great Barrier Reef در جزایر Queensland استرالیا
اینجاست که باید بتوانیم انرژی محیط را شکار کنیم. برای نمونه باید انرژی خورشید و یا لرزشی را از محیط مهار کرده و بکار بگیریم .
ولی مانند استفاده از انرژی باد و خورشید در شبکه برق در اینجا هم متناوب بودن و یکنواخت نبودن انرژی تولیدی، چالش برانگیز است.
باید راهی برای تامین انرژی در زمانی که بیشتر نیاز است ولی کمتر تولید می‌شود، پیدا کرد.
برای حل این مشکل ما یک قالب نرم افزاری طراحی کرده‌ایم که میتواند فعالیت‌های سنسوری و محاسباتی وسایل را با "پیش بینی مقدار انرژی‌ای که میتوان از محیط بدست آورد"، هماهنگ کند.
این نرم افزار، برنامه‌ی "دریافت داده از سنسورها" و فرستادن آن داده‌ها، را چنان تنظیم میکند که دستگاه هیچ گاه با باتری خالی روبرو نشود (خاموش نشود).
نرم افزار ما میخواهد آنقدر مصرف انرژی را بهینه کند که عمر باتری دایمی شود و یا در طول عمرش نیاز به شارژ نداشته باشد.
یک نمونه کاربردی از این سیستم سنسورهایی است که برای ردیابی و پایش "خفاش های میوه خوار" ساخته شده است.
این وسیله به دور گردن جانور آویخته می‌شود و داده‌های GPS موقعیت جانور و همچنین فعالیت‌های آن را جمع آوری میکند. این وسیله باتری و صفحه‌ی خورشیدی کوچکی دارد که روزانه باتری خود را شارژ میکند.
نرم افزار ما حرکت‌های احتمالی جانور و میزان در دسترس بودن نور برای شارژ باتری را پیش‌بینی میکند و بر پایه‌ی آن، کارکرد سنسورها برای جمع آوری داده را برنامه ریزی میکند، تا مطمئن شود میزان مصرف باتری برای کارکرد سنسورها و GPS ، از میزان انرژی دریافتی از صفحه‌های خورشیدی بیشتر نشود تا باتری خالی نشود.
این نرم افزار میتواند در وسیله‌هایی مانند گوشی‌های هوشمند نیز بکار برده شود. ولی از آنجا که هیج باتری شارژ شونده مادام العمری وجود ندارد پس دوام باتری با کمک این نرم افزار نیز به "تعداد شارژ و خالی شدنی" که باتری پیش از خراب شدن میتواند داشته باشد محدود خواهد بود.
گروه دیگری از پژوهشگران نیز بر روی کار energy-positive sensing میکنند.
انرژی تولید شده از حرکت‌های انسان، تنها برای شارژ باتری کاربرد ندارد، بلکه میتوان با تفسیر پالس‌های الکتریکی تولید شده، داده‌هایی درباره فعالیت‌های کسی که این وسیله‌ها را بر روی بدن خود دارد نیز بدست آورد. برای نمونه میتوان مشخص کرد که فرد درحال راه رفتن است یا دویدن!
حفاظت زیست بوم از بلای باتری‌ها
البته که تلاش‌ها برای ساختن "وسایل باتری داری" برای "پایش حیات وحش" که بتوانند بدون نیاز به شارژ، بطور نامحدود کار کنند، ادامه دارد. ولی اگر این باتری‌ها در طول زمان خراب شوند و نشتی داشته باشند، میتوانند مواد شیمیایی خطرناکی مانند نیکل، کادمیوم و "اسید هیدرو فلوریک" را به زیست بوم نشت دهند و حتی آتش سوزی به وجود آورند.
برای پایش زیست بومِ جاهایی مانند Great Barrier Reef که در زیر آب‌ها قرار دارند نیز باید دستگاهها و باتری هایشان به خوبی "آب بند" و "ضد آب" شوند.
اکنون توسعه "باتری‌های تجزیه پذیر" در مسیر خوبی قرار دارد که میتواند اثرهای تخریبی باتری‌ها بر زیست بوم را کاهش دهد. گروهی از پژوهشگران سرگرم ساخت باتری‌های تجزیه پذیر با بهره از ابریشم، رنگدانه ملانین پوست و همچنین "آب نمک" به عنوان الکترولیت هستند.
در ساخت "وسایل پایش جانوران" باید راحتی آنها را نیز در نظر گرفت. وسیله‌ای که میخواهد برای مدت‌های طولانی همراه جانور باشد و جا و فعالیت‌های آن را پایش کند، باید سبک و کوچک باشد تا مزاحم حرکت عادی جانور نباشد. همچنین باید مکانیسمی داشته باشد که بتواند در زمان و مکان مناسب از جانور جدا شود.
پیامدهای اخلاقی باتری هایی با عمر نامحدود
از دیدگاه فلسفی ساخت وسیله‌ای که :
- شارژ نامحدود داشته باشد (یا خود را شارژ کند)
- و حرکت کند (کاری انجام دهد)
ما را به ساختن گونه ای از حیات مصنوعی نزدیک میکند.
اگر ماشین‌هایی با این خصوصیات، بتوانند با بهره از چاپ سه بعدی ماشین‌های مانند خود را نیز تولید کنند (تولید مثل) و کدهای برنامه‌های عملکردی خود را نیز فرا بگیرند، دیگر بیشتر نیازمندیهای تبدیل شدن به گونه‌ای خودکفا را خواهند داشت.
وسیله هایی که بتوانند باتری‌های خود را شارژ کنند، میتوانند این جمع آوری داده را حتی در فراتر از ماموریتشان نیز ادامه دهند. این انباشتگی داده‌ها میتواند پیامدهایی چون نقض حریم خصوصی و یا حتی پیامدهای سیاسی داشته باشد.
گاهی بهتر است که اصلا باتری نباشد
با توجه به خطرهایی که باتری‌ها دارند برخی سازندگان سنسورهایی ساخته‌اند که میتوانند بدون باتری کار کنند. اینگونه چالش چگونگی شارژ باتری و خطرهای زیست بومی باتری را به یکباره از میان برداشته‌اند.
این فناوری، کاربردهای تازه‌ای مانند سنسورهایی که برای پایش تندرستی در درون بدن کار گذاشته می‌شوند را پیش روی ما میگذارند.
این وسیله‌ها به جای داشتن منبع ذخیره انرژی میتوانند از امواج رادیویی محیط و یا منابع انرژی دیگری که در محیط قرار دارد، انرژی موردنیاز برای کارکرد سنسورها و محاسبات محدود خود را در هنگام نیاز تامین کنند.
این وسیله‌ها مانند RFID کار میکنند ولی میتوانند داده‌هایی بیشتر از کد ساده‌ای که سیستم RFID در اختیار قرار میدهد را فراهم کنند.
ایراد این وسیله‌ها این است که تنها در شرایط ویژه‌ای میتوانند کار کنند. بطور مشخص باید گفت که این وسیله‌ها باید در فاصله بسیار کمی از منبع انرژی باشند تا کارا باشند.
خودکفایی وسایل در تامین انرژی در کاربردهایی مانند پایش جانوران و یا پایش محموله‌های کشتی‌ها و کارگو ها موضوعی حیاتی است.
هم اکنون نیز شرکت‌هایی خدمات لجستیکی بر پایه‌ی سنسورهای ردیاب، که میتوانند داده‌های آنی از محموله‌های با ارزشی که در حال حمل است را به مشتریان بدهد، به بازار معرفی کرده‌اند. "سنسورهای خودکفا در انرژی" میتواند این روند را تشویق کند.
شاید اینها را نیز بپسندید:
این باتری سرآغاز دوران تازه‌ای در بازار انرژی را نوید میدهد
باتری بی سیم
پیش‌گیری از ترکیدن و آتش گرفتن باتری تلفن هوشمند
این خودرو برقی در ۹ دقیقه شارژ می‌شود
گوشی‌هایی که در چند ثانیه شارژ می‌شود
باتری این ساعت با گرمای بدن شارژ می‌شود
پنجره ای به سوی باتری های با ماندگاری بالا
باتری تاشویی که نیروی خود را از باکتری‌های فاضلاب می‌گیرد
باتری‌هایی که ۵۷۳۰ سال کار میکند
باتری نوینی که با الگو از روده انسان ساخته شده است
باتری خوراکی
لینک منبع خبر: