ΔΟΜΙΚΟΣ ΚΑΙ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟΣ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΥΠΕΡΠΥΚΝΩΤΩΝ

Abstract

Η διασύνδεση όλο και περισσότερων συσκευών και αισθητήρων στο διαδίκτυο των πραγμάτων (Internet Οf Things - IOT) έχει εγείρει το πρόβλημα της τροφοδοσίας τους με ηλεκτρικό ρεύμα. Ένας από τους κυριότερους περιορισμούς στην απόδοση και την απρόσκοπτη λειτουργία του δικτύου είναι η χρήση μπαταριών και πεπερασμένων συσκευών αποθήκευσης ενέργειας, με περιορισμένη χωρητικότητα οι οποίες πρέπει να αντικατασταθούν χειροκίνητα όταν εξαντληθούν. Ωστόσο, η αντικατάσταση ή επαναφόρτιση τους δεν είναι εύκολη, ενώ το κόστος συντήρησης και αντικατάστασης, για παράδειγμα απομακρυσμένων και δυσπρόσιτων ασύρματων δικτύων αισθητήρων, το καθιστά απαγορευτικό. Παράλληλα η αναγκαιότητα για μείωση παραγωγής ενέργειας από τις συμβατικές, μη ανανεώσιμες πηγές έχει οδηγήσει στην αναζήτηση εναλλακτικών, μη ρυπογόνων πηγών με σκοπό την αξιοποίηση όσο το δυνατόν περισσότερης περιβάλλουσας ενέργειας μέσω της τεχνολογίας της συγκομιδής ενέργειας. Στην παρούσα διπλωματική εργασία μελετώνται οι υπερπυκνωτές ως πιθανή συσκευή αποθήκευσης ενέργειας και σχεδιάζεται ένα σύστημα συγκομιδής ενέργειας από τους κραδασμούς και τις δονήσεις των πλοίων. Συγκεκριμένα γίνεται χαρακτηρισμός του ηλεκτροδίου υπερπυκνωτή με στόχο την κατανόηση της λειτουργίας και των ιδιοτήτων του, και στην συνέχεια κατασκευάζεται ένα κύκλωμα συγκομιδής ενέργειας με χρήση αυτών. Στα επόμενα κεφάλαια, αρχικά περιγράφουμε τις πιο βασικές μορφές συγκομιδής ενέργειας από το περιβάλλον, τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που απαιτούνται για την κατάλληλη διαχείρησή της και ακολουθεί η θεωρητική ανάλυση της λειτουργίας και της δομής των υπερπυκνωτών. Στα τελευταία κεφάλαια γίνεται ο χαρακτηρισμός του ηλεκτροδίου του υπερπυκνωτή και η περιγραφή του κυκλώματος συγκομιδής ενέργειας.