Az energia komoly akadály a valódi intelligens mezőgazdaság felé vezető úton. Az eszközöknek áramra van szükségük. A talaj pedig adott ehhez.  És annyi megoldás van, ahány adatot követni kell: hosszú élettartamú akkumulátorok, napelemek, szélgenerátorok, lézer- és mikrohullámú energianyalábok. Sőt, kondenzátorral töltött drónok is, amelyek képesek feltölteni az eltemetett indukciós tekercseket.

 

Közvetlenül a talajon keresztül küldeni elektromos energiát

 

A Cookeville-i Tennessee Műszaki Egyetem kutatóinak most van egy másik új ötletük is. Közvetlenül a talajon keresztül küldenék az elektromos energiát. Ez nem csak egy laboratóriumi érdekesség – a kutatók a talajon áthaladó (TTS) rendszer segítségével továbbították az elektromos energiát a távoli érzékelők és a nagy hatótávolságú, kis teljesítményű LoRa rádiók táplálására egy 2 hektáros tesztterületen, több helyen.

 

A TTS adó egy pár elektróda, az egyik a talaj felszínén, a másik pedig 90 méterrel a föld alá süllyesztve. (Forrás: spectrum.ieee.org)

 

A mérnökök a teszteket egy mobil napelemtömbbel hajtották végre, és nagyjából napi 0,1 kilowattórát igényeltek. Ha kiskereskedelmi árat fizettek volna ezért az áramért, akkor napi több mint egy fillérbe került volna.

 

A kutatók TTS rendszerének három fő összetevője van: egy teljesítményadó, egy vagy több teljesítményvevő és több érzékelőmodul.

 

A csoport 2 hektáros teszthálózata négy érzékelőcsomagot kapcsolt össze. Mindegyik tartalmazott egy microchip-mikrovezérlőt, egy LoRa hálózati integrált áramkört, egy 1 millifarados kondenzátort, amely az átviteli robbanásokhoz tárolja az energiát, és két talajérzékelőt – az egyiket a nedvesség és a hőmérséklet mérésére. A próba négy érzékelőmodulja együttesen 0,8 wattot igényelt.

 

Lecsökkent a bemeneti áramigény

 

A TTS rendszer adója azonban több energiát vett fel. A fejlesztések sorozata 500 W-ról 250 W-ra csökkentette a bemeneti áramigényt. És mivel a rendszernek nem kellett folyamatosan figyelnie az érzékelők leolvasását, a munkaciklus 1 perc bekapcsolásból és 59 perc kikapcsolásból állt, ami a napi energiafogyasztást 0,1 kWh-ra csökkentette.

 

Elméletileg az adó és a több vevő összekapcsolt áramkört alkot. Az áram mélyen a földbe kerül az adónál, és a vevők a mezőn szükség szerint felveszik azt. „A TTS rendszer geometriája hasonló a víznyeréshez használatos kútéhoz, és lehetővé teszi ennek a nagy hatótávolságú vezeték nélküli energiaátviteli technikának a meglévő mezőgazdasági infrastruktúrába történő integrálását, a felhasználó számára nagyon alacsony költséggel” – írták a kutatók egy, az IEEE Transactions on Industrial Electronics 2024. februári számában publikált cikkben.

 

Elektródák, adók, vevők

 

Az adó egy felületi elektródából és egy alsó elektródából áll. A felületi elektróda egy 15 méter hosszú, a felső talajrétegekbe süllyesztett acél kútburkolat. Az alsó elektróda áthalad a burkolaton, és 90 méterrel a föld alatt húzódik, a 75 méteres huzal pedig egy nagy sűrűségű polietilén csőben csatlakozik további 15 méter szabad sárgarézhez.

 

Mindegyik vevőnél két 0,7 méter hosszú rúd van a talajba döfve, egymástól 1-3 méterrel. Az érzékelő modul ezek közé az elektródák közé van bekötve. A feszültség az adó és a vevő közötti távolságtól és a vevőelektródák közötti távolságtól függ. A kezelők beállíthatják a vevő-elektróda távolságot, hogy biztosítsák a szükséges feszültséget (ebben az esetben 3,6 voltot) az érzékelőmodul működtetéséhez.

 

Hogyan viselkedik az áram a föld alatt?

 

Charles Van Neste , a Tennessee Műszaki Egyetem adjunktusa és kollégái 2016-ban kezdtek el a TTS-energiával foglalkozni. Azóta tanulmányozták a talaj elektromos tulajdonságait, megtanulták, hogyan viselkedik az áram a föld alatt, miközben erőfeszítéseket tettek a rendszer bővítésére is.

 

Munkájuk során a kutatók rájöttek, hogy míg a talaj általában megbízhatatlan vezető, addig a mezőgazdasági talaj – amelyet öntöznek és műtrágyával rendszeresen ionokkal látnak el – sokkal jobb elektromos vezetőképességgel rendelkezik.

 

Az áram vízszintesen halad

 

Azt is megállapították, hogy az áram a talajrétegeket követi; más szóval, az áram vízszintesen halad át egy adott talajrétegen. Ez a felfedezés adta az ötletet az adó függőleges kialakításához, amely lehetővé teszi az áram számára, hogy megtalálja a legjobb réteget, amelyen áthaladhat. És rájöttek, hogy a TTS nagyon alacsony váltakozó áramú frekvenciákon működik a legjobban, különösen 50 kilohertz alatt.

 

A 2 hektáros teszthálózat 60 Hz-en továbbította a teljesítményt. Az átvitel hatékonysága csökkent, ahogy a vevőegységek távolabb kerültek az adótól. „A modell azt mutatja, hogy javulást érhetünk el az alacsonyabb érintkezési ellenállással, de a magasabb frekvencián való futással is, és jelenleg ez a kutatásunk fő fókuszpontja” – mondja Van Neste.

 

Szabadalmak a TTS-re világszerte

 

A Tennessee Technological University világszerte szabadalmakat nyújtott be a TTS-re, és a kutatók egy startup céggel, a Terra Wattsszal dolgoznak a kereskedelmi forgalomba hozatalon.

 

Van Neste azt mondja, hogy a TTS „meglehetősen izgalmas távolságon” képes erőátvitelt elérni. Hozzáteszi: „A jobb [adó/vevő] érintkezők jobb átviteli hatékonyságot mutatnak. Elképzeléseink is elkezdtek olyan módon fejlődni, hogy az adatátvitelt az áramellátással párhuzamosan beépítsük, hogy az érzékelőrendszerek teljesen a föld alatt továbbíthassák információikat. Ez lehetővé tenné az érzékelők teljes eltemetését, és reméljük, hogy hamarosan be is mutathatjuk ezt.”

 

„Amíg semmi katasztrofális nem történik – mondja Van Neste –, azt reméljük, hogy nyár végére 150-200 méteres körzetben (körülbelül 30 hektáron) demonstrálhatjuk az erőátvitelt.” A teszt részeként egy új tervezésű invertert terveznek használni, amely nagy intenzitású áramot állít elő alacsony terhelési ciklus mellett. „Múlt héten teszteltük ezt az új invertert. Nagyon izgatottak vagyunk, hogy megvizsgáljuk az erőátvitelt nagyobb területeken” – mondja.

 

(Forrás: spectrum.ieee.org)

Megosztás

Kapcsolódó cikkek

További híreink

Szárazság van, öntözni kell – de nem mindegy, mikor és hogyan!

2024.06.23.

Néhány évtizeddel ezelőtt még volt esély öntözés nélkül is termeszteni bizonyos zöldségeket, ma vízpótlás nélkül megfelelő termést elérni lehetetlen. Hazánkban nemcsak a csapadék mennyisége kevés, de eloszlása sem ideális. Az öntözés megfelelő tervezésével és kivitelezésével annak hatékonysága növelhető.

Lakhatatlanná vált házak maradtak a tegnapi ítéletidő nyomán

2024.06.23.

Pontos volt az előrejelzés a várható ítéletidővel kapcsolatban, ennek megfelelően több ház is lakhatatlanná vált az éjszaka folyamán a Dunától keletre átvonult viharzóna okozta károk miatt – közölte az Országos Katasztrófavédelmi Főigazgatóság (OKF) szóvivője vasárnap az MTI-vel.

Terjed a madárinfluenza a tehenekben

2024.06.23.

A madárinfluenza terjedése az Egyesült Államok tejelőtehén-állományában az emberi fertőzések további veszélyeit rejti magában – közölték szövetségi tisztviselők, miközben fokozott biológiai biztonsági intézkedések megtételére szólították fel a gazdaságokat a vírus megfékezése érdekében.

7 tipp ahhoz, hogy a kertünk könnyebben átvészelje a forró, száraz nyarakat

2024.06.23.

Úgy tűnik, egyre inkább meg kell szoknunk a forró, száraz nyarakat. Az elmúlt években sok mérsékelt égövi országban az afrikaihoz hasonló időjárás vált az új normálissá. A kerti szezon most tavasszal korábban kezdődik, és még novemberben is bőven van tennivaló, „hála” a klímaválságnak.

Mit ehet a lovunk és mit nem? Zöldségek és gyümölcsök veszélyei

2024.06.23.

Szinte mindenki szeret jutalomfalatokkal kedveskedni a lovának, akár természetes finomságokkal, mint amilyen a sárgarépa vagy az alma. Sokan rost- és vitaminforrást látnak a lovuknak adott zöldségekben és gyümölcsökben. A lovasok.hu oldalon megjelent cikkben megtalálható a TOP 10 zöldség, gyümölcs, olajos mag és gyógynövény. Ezeket kis mennyiségben biztonságosan lehet a lovakkal etetni, de olvasható figyelmeztetés a veszélyeikről is.

Mit kell tenni, ha „valami por” borítja be növényeinket?

2024.06.23.

A növekedési időszak előrehaladtával ügyelni kell arra, hogy ne jelenjen meg a növényeken fehér vagy szürkésfehér por. Ez ugyanis a lisztharmat. Egy gomba, amely a gyümölcsök, zöldségek és virágok széles skáláját érinti, és bevonja leveleiket, szárukat, virágaikat és súlyos esetekben az egész növényt. Nem szép. És ártalmas.

Partnerhírek
Partner

A lombtrágyázás alapjai

2024.06.21.

A lombtrágyázás valamennyi növénykultúrában elterjedt tápelem-utánpótlási technika. Bár minden termelő hallott már róla, sőt sokan alkalmazzák is, érdemes közelebbről megnézni, hogy valójában mit is jelent, miért van rá szükség, hogyan célszerű kivitelezni.

Partner

InVigor® repcehibridek, a BASF-től

2024.06.19.

A repcetermesztésben tapasztalt folyamatos kihívások ellenére a folyamatok optimalizálásával továbbra is lehet jövedelmezően termeszteni a növényt. Az időjárás extremitásai és a növényvédelem során felhasználható hatóanyagok szűkülő köre révén egyre nagyobb fokú odafigyelésre, precizitásra és elmélyült szakmai ismeretekre van szükség a sikeres repcetermesztéshez. Jó hír, hogy a mögöttünk álló háromhónapos időszakban (2024. június) a repcemag felvásárlási ára 17,5%-ot erősödött a tőzsdepiacokon. Ha a trend kitart, új lendületet kaphat az olajosok között a repce.

Hirdessen a Magro.hu oldalon!

Válasszon prémium megjelenési megoldásaink közül!

Médiaajánlat
Kiemelt hirdetések a Piactéren
Hirdetésfeladás