Generar electricidad moviendo una puerta

Sí. Cualquier campo magnético que se mueva alrededor de cualquier material conductor creará una corriente en ese conductor, llamada inducción electromagnética .

Los motores y generadores eléctricos funcionan según este principio, los motores y generadores son esencialmente la misma máquina, pero quizás ligeramente optimizados o probados para diferentes aplicaciones. Por supuesto, estas máquinas generalmente están diseñadas para convertir entre par mecánico rotacional y energía eléctrica.

La máquina equivalente para el movimiento lineal es un solenoide . Coloque un imán dentro de una bobina y aplique una corriente a la bobina, y el imán saldrá disparado de una forma u otra, dependiendo de la orientación de los polos del imán y la polaridad del voltaje aplicado. Para un ejemplo común, eche un vistazo a las partes internas de un timbre (del tipo que tiene un timbre mecánico). Cuando se presiona el timbre, aplica 12 V a un solenoide, que dispara una varilla de metal hacia el timbre.

Esto también funciona a la inversa: si mueves el imán en la bobina, parte de esa energía cinética que pones en el imán se convierte en energía eléctrica en la bobina.

Si hace que el imán o la bobina sean muy livianos para que las ondas de sonido puedan moverlos, obtendrá un micrófono . O ejecútelo en la otra dirección y obtendrá un altavoz , que está diseñado para manejar vibraciones de una magnitud mucho mayor, pero es esencialmente la misma máquina.

Por lo tanto, si desea generar electricidad a partir de la perilla de una puerta, el método más sencillo sería conectar un generador a la perilla. Puede obtener cualquier voltaje que desee ajustando mecánicamente el generador o seleccionando el generador apropiado. Lo que no puedes hacer es generar más energía de la nada. La potencia eléctrica es el producto de la corriente y el voltaje:

La potencia mecánica es el producto de la velocidad angular y el par:

Si la corriente está en amperios, el voltaje en voltios, la velocidad angular en radianes por segundo y el par en newton$\cdot$metros, entonces la potencia es en vatios en ambos casos. El generador convertirá la energía mecánica en energía eléctrica con una eficiencia de quizás el 80%, y también tendrá pérdidas por fricción en la perilla y cualquier transmisión mecánica. Entonces, ¿cuánta energía eléctrica necesita? ¿Cuánto más estás dispuesto a hacer girar el pomo de la puerta y cuántas veces estás dispuesto a girarlo?

Supongamos que un par de torsión razonable para un picaporte es$0.5Nm$(acerca de$5 in-lbs$) y lo giramos 90 grados durante medio segundo. Nuestra velocidad angular es$1rad/s$. Entonces la potencia mecánica es:

Podemos multiplicar aún más eso por el tiempo para convertir la potencia en energía:

Esta es la cantidad de energía con la que tienes que trabajar en un solo giro del pomo de la puerta. Pero no podrá convertirlo con una eficiencia del 100 %; supongamos que después de las pérdidas tienes el 50% de esa energía, o un cuarto de julio. Para poner eso en perspectiva, el wolframio alfa me dice que esto es equivalente a la energía acústica en 25 susurros. Wikipedia describe un joule como aproximadamente la energía requerida para levantar una manzana un metro, por lo que puedes levantarla 25 centímetros. A modo de comparación, una batería alcalina AAA puede contener del orden de 5000 J de energía .

O podemos pensar en esto eléctricamente. Un capacitor almacena energía como una batería. Dijiste que necesitas dos voltios: ¿qué valor ha almacenado el capacitor de 0.25J cuando se carga a 2V? La energía$W$en un capacitor viene dada por:

Entonces, para tener una idea de si su idea es factible, cargue un capacitor de 125 mF hasta 2 V y vea si puede alimentar su dispositivo.

Además de las fuentes de energía magnética mencionadas en otras respuestas, también eche un vistazo a los muchos módulos de recolección de energía piezoeléctrica disponibles en sitios como Mouser y Digikey .

Por ejemplo, una de esas gamas de productos de interés es la familia de productos MIDE Volture .

Si bien estos dispositivos de recolección de energía no son ideales para el caso de uso del pomo de la puerta, son ideales para la recolección de vibraciones, a frecuencias de vibración típicas de 25 Hertz y más.

Valdría la pena investigar si la propia puerta, o el suelo que la rodea, puede generar tales vibraciones de baja frecuencia. Si bien la energía recolectada por unidad de tiempo puede ser pequeña para estos dispositivos, tienen acceso a la fuente de energía constantemente, cada vez que las personas se mueven o se produce movimiento de aire. Dichos dispositivos se han utilizado con éxito para varios sensores autónomos de energía y otros dispositivos electrónicos en los últimos tiempos.

En resumen: el dispositivo no recolectaría energía durante períodos breves cuando alguien gira el pomo de una puerta, sino todo el tiempo. Si los dispositivos de destino necesitan energía solo para ráfagas cortas con períodos de inactividad prolongados, este enfoque podría ser el camino a seguir.

Sí. Mover un campo magnético a lo largo de un trozo de alambre genera electricidad. Así es como funcionan cosas como las turbinas eólicas. Por lo general, involucran muchos bucles de ese cable que giran a través de muchos imanes. Dudo que obtenga suficiente electricidad con solo presionar la manija de una puerta, pero no ha dado ninguna especificación, por lo que es difícil saberlo.