Energy harvesting dla systemów wbudowanych o niskiej mocy

IoT Hacks #1: Energy harvesting dla systemów wbudowanych o niskiej mocy

UDOSTĘPNIJ

Autor: Piotr Strzałkowski, ekspert w dziedzinie embedded

Tym wpisem otwieramy IoT Hacks – serię artykułów, w których będziemy opisywać wykorzystanie najnowocześniejszych rozwiązań embbeded z przeznaczeniem do IoT, dla różnych gałęzi przemysłu. Pokażemy Ci, jak czasami w bardzo prosty sposób będziesz mógł zrewolucjonizować swoje dotychczasowe rozwiązanie IoT. Może znajdziesz inspirację dla swojej branży?

Energy harvesting - źródła pozyskiwania energii

O czym dzisiaj? Mianowicie o „zbieraniu energii”, a raczej jej pozyskiwaniu  energii elektrycznej z innych źródeł, gdy Twoje urządzenie ma ograniczone możliwości. Pod pojęciem „energy harvesting” kryją się różnego typu sposoby pozwalające na przetwarzanie energii z naszego otoczenia. Jak się okazuje, energię można pozyskiwać ze:

  • światła,
  • wibracji,
  • różnicy temperatur,
  • pola magnetycznego
  • fal radiowych.

Każdy z tych sposobów pozyskiwania energii ma swoje wady i zalety. Nie wszystkie rozwiązania wszędzie się sprawdzają. 

Energia solarna - najbardziej wydajne źródło energii do zasilania urządzeń IoT

Jak możesz zauważyć po przeanalizowaniu tabeli poniżej, panele słoneczne generują jej najwięcej na 1 cm² powierzchni, ze wszystkich sposobów na pozyskiwanie energii. To rozwiązanie sprawdzi się jednak wyśmienicie systemach umieszczanych na zewnątrz budynku, bo wtedy mają najlepszą wydajność. Podczas pozyskiwania energii słonecznej z systemów zamieszczonych wewnątrz pomieszczeń ich wydajność jest niższa i wymaga umieszczenia urządzeń w pobliżu okien lub w bliskości lamp.

Energia z różnicy temperatur

Aby wspomóc działanie paneli słonecznych, można zastosować pozyskiwanie energii z różnic temperatury, które bazuje na TEG (Thermoelectric generator).

W uproszczeniu technologia TEG działa w taki sposób, że ogniwo podgrzewane z jednej strony, a chłodzone z drugiej wytwarza prąd elektryczny. Im większa różnica temperatur pomiędzy okładkami ogniwa, tym większe napięcie i prąd, jaki może wytworzyć takie ogniwo.

Jak widzisz, wszelka różnica temperatur pomiędzy otoczeniem a obiektem, który jest zimny lub ciepły pozwala na ekologiczne pozyskiwanie energii.

Fale radiowe do wytwarzania energii

Ciekawym rozwiązaniem wartym wykorzystania jest pozyskiwanie energii z fal radiowych. Taki sposób na alternatywne pozyskiwanie energii sprawdzi się w przestrzeniach biurowych, gdzie zagęszczenie sprzętu używającego WIFI i GSM jest duże. Pozwoli to na pozyskiwanie energii na wysokim i ciągłym poziomie. Odpowiednio zaprojektowane i wkomponowane w urządzenie IoT anteny zbierają energię z fal radiowych i wspomagają zasilanie systemu.

Zasilanie z wibracji

Ostatnim sposobem na nowoczesne pozyskiwanie energii są wibracje. W tym przypadku energia może być generowana przez kryształy piezoelektryczne (zasada działania podobna do zapalniczki automatycznej) lub inne elementy generujące pole elektromagnetyczne. Takie rozwiązania można już spotkać w zegarkach, butach (elementy umieszczone w podeszwach) czy dziecięcych hulajnogach.

Podsumowanie

Przedstawiliśmy pokrótce metody harvestingu energii (pozyskiwania energii z otoczenia), które może wesprzeć system zasilania urządzeń wyposażonych w IoT. Zwłaszcza tych, które do tej pory były zasilane bateryjnie. Dzięki temu czas pracy urządzenia na baterii można znacząco wydłużyć lub całkowicie zastąpić zasilanie bateryjne inną, mniej oczywistą metodą.

Jeśli zastanawiasz się, czy można przedłużyć czas pracy Twojego urządzenia IoT na baterie, albo poszukujesz partnera technologicznego do stworzenia dedykowanego rozwiązania IoT – napisz do nas!

 

Zrealizowaliśmy z sukcesem wiele projektów, które wymagały harvestingu energii i chętnie podpowiemy Ci jak to zrobić. Umów się na bezpłatną konsultację!

Najnowsze wpisy na blogu