Captarea energiei pietonale este o formă inovatoare și ecologică de energie verde. Această cercetare prezintă un design sistematic, o simulare, o evaluare experimentală și o implementare hardware a unui sistem de captare a energiei pietonale, optimizat pentru generarea durabilă de energie utilizând o intrare mecanică indusă de pași. Sistemul încorporează un colector piezoelectric, un convertor buck și trei configurații de stocare a energiei, cum ar fi o baterie, un supercondensator și un modul hibrid de supercondensator pentru baterie. Parametrii la nivel de componentă, inclusiv tensiunile de intrare/ieșire ale componentelor, au fost proiectați inițial. Valorile optime ale tensiunilor și curentului pentru componente au fost măsurate pentru fluxul de energie și transferul maxim de putere, pentru a determina o eficiență mai bună de stocare, utilizând MATLAB/Simulink și Simscape. Au fost efectuate două seturi de experimente bazate pe simulare pentru a determina rezistențele de intrare ale convertorului buck și rezistența de intrare a dispozitivului de stocare, care au oferit cea mai mare eficiență. Rezistența convertorului buck a fost fixată la 0,01 KΩ și s-a constatat că bateria a atins cea mai mare eficiență de 40,1% la o rezistență de intrare de 60 KΩ. Pentru supercondensator și sistemul hibrid baterie-supercondensator, rezistența optimă de intrare a fost de 600 Ω, rezultând eficiențe de 41,2% și, respectiv, 43,06%. Luând în considerare valorile realiste ale tensiunilor de ieșire ale sistemului pietonal de captare a energiei, proiectarea a fost realizată pentru a oferi o tensiune de ieșire de 3,9V, 3V și, respectiv, 6V pentru baterie, supercondensator și modelul hibrid. Același lucru a fost implementat și în hardware. Această lucrare întărește importanța optimizării impedanței și a stocării hibride a energiei în realizarea unor sisteme microenergetice fiabile și de înaltă eficiență și pune bazele pentru progresele viitoare în domeniul dispozitivelor inteligente purtabile și al infrastructurii autonome energetic.
Pedestrian energy harvesting is an environmentally friendly and innovative form of green energy. This research presents a systematic design, simulation, experimental evaluation and hardware implementation of a pedestrian energy harvesting system, optimized for sustainable power generation using footstep-induced mechanical input. The system incorporates a piezoelectric harvester, buck converter and three energy storage configurations such as battery, supercapacitor and a hybrid battery supercapacitor module. The component-level parameters, including input/output voltages of the components were designed initially. The optimal voltages and current values for the components were measured for energy flow and maximum power transfer to determine the better storage efficiency were conducted using MATLAB/Simulink and Simscape. Two sets of simulationbased experiments were conducted to determine the buck converter input resistances and storage device input resistance which gave the highest efficiency. The buck converter resistance was fixed at 0.01 KΩ and it was found that the battery achieved its highest efficiency of 40.1% at an input resistance of 60 KΩ. For the supercapacitor and the hybrid battery-supercapacitor system, the optimal input resistance was 600 Ω, resulting in efficiencies of 41.2% and 43.06%, respectively. Taking into consideration the realistic values of the output voltages of the pedestrian energy harvesting system, the design was done to give output voltage of 3.9V, 3V and 6V for battery, supercapacitor and hybrid model respectively. The same was implemented in hardware. This work reinforces the significance of impedance optimization and hybrid energy storage in achieving reliable, high-efficiency micro-energy systems and sets a foundation for future advancements in smart wearables and energyautonomous infrastructure.
