Forskare har skapat flaggor som kan generera elektrisk energi med hjälp av vind- och solenergi.

De nya flaggorna för skörd av vind- och solenergi har utvecklats med hjälp av flexibla piezoelektriska remsor och flexibla fotovoltaiska celler.

Piezoelektriska remsor tillåter flaggan att generera kraft genom rörelse, medan solceller är den mest kända metoden för att utnyttja elkraft genom att använda solceller.

Studien, utförd av forskare vid University of Manchester, är den mest avancerade i sitt slag hittills och den första som samtidigt skördar vind- och solenergi med hjälp av inverterade flaggor. Forskningen har publicerats i tidskriften Applied Energy.

De nyutvecklade flaggorna för energiskörd kan driva fjärrsensorer och småskalig bärbar elektronik som kan användas för miljöavkänning, till exempel för att övervaka föroreningar, ljudnivåer och värme till exempel.

Syftet med studien är att möjliggöra billiga och hållbara lösningar för energiskörd som kan användas och lämnas för att generera energi med lite eller inget behov av underhåll. Strategin är känd som "deploy-and-forget" och detta är den förväntade modellen som så kallade smarta städer kommer att använda när man använder fjärrsensorer.

Jorge Silva-Leon, från Manchester's School of Mechanical, Aerospace &Civil Engineering och huvudförfattare till studien, säger:"Under vindens verkan, flaggorna vi byggde böjer sig från sida till sida på ett repetitivt sätt, även känd som Limit-Cycle Oscillations. Detta gör dem perfekt lämpade för enhetlig kraftgenerering från deformation av piezoelektriska material. Samtidigt, solpanelerna ger en dubbel fördel:de fungerar som en destabiliserande massa som utlöser uppkomsten av flaxande rörelser vid lägre vindhastigheter, och naturligtvis kan generera elektricitet från det omgivande ljuset.

Dr Andrea Cioncolini, medförfattare till studien, tillade:"Vind- och solenergi har vanligtvis intermittenser som tenderar att kompensera varandra. Solen lyser vanligtvis inte under stormiga förhållanden, medan lugna dagar med lite vind vanligtvis förknippas med skinande sol. Detta gör vind- och solenergi särskilt väl lämpad för samtidig skörd, i syfte att kompensera deras uppehåll."

Teamet använde och utvecklade unika forskningstekniker som snabb video-avbildning och objektspårning med avancerad dataanalys för att bevisa att deras flaggor fungerade.

De utvecklade skördarna testades i vindhastigheter varierande från 0 m/s (lugnt) till ca 26 m/s (storm/hel kuling) och 1,8 kLux konstant ljusexponering, simulerar ett brett spektrum av miljöförhållanden. Under dessa driftsförhållanden, totala uteffekter på upp till 3-4 milliwatt genererades.

Dr. Mostafa Nabawy, medförfattare till studien, säger:"Våra piezo-/solinverterade flaggor kunde generera tillräcklig kraft för en rad lågeffektsensorer och elektronik som fungerar i mikroområdet Watt till milli-Watt inom ett antal potentiella praktiska tillämpningar inom flygteknik, avlägsna platser på land och till sjöss, och smarta städer. Vi hoppas kunna utveckla konceptet ytterligare för att stödja mer effektkrävande applikationer som en eko-energigenererande laddstation för mobila enheter."

Dr Alistair Revell, medförfattare till arbetet, lyfter fram nuvarande och framtida forskningsriktningar och säger:"Vi använder för närvarande ett nytt beräkningsramverk för modellering och simulering som utvecklats vid University of Manchester, bygger på en lång tradition av Computational Fluid Dynamics i gruppen. Användningen av datorer för att modellera vätskestrukturinteraktioner kallas alltmer för virtuell teknik, och spelar en nyckelroll i utvecklingen av enheter genom att minska antalet modeller som behöver tillverkas och testas fysiskt.