La duración de la batería en los dispositivos periféricos es uno de los factores limitantes en la gestión del ciclo de vida de los dispositivos IoT. Una solución es recolectar energía del entorno que rodea al dispositivo y recargar las baterías o proporcionar energía directamente. 

Un problema fundamental es que la tecnología de recolección de energía realmente no puede suministrar mucha energía con la tecnología actual. Incluso la energía solar y eólica solo son sostenibles en factores de forma prohibitivamente grandes y no son muy utilizables cuando se reducen a tamaños de dispositivos de IoT. Lo que esto significa, prácticamente, es que los dispositivos necesitan usar cantidades muy bajas de energía, lo que ha impulsado muchas de las decisiones de diseño de hardware de IoT en los últimos años.

Cómo cosechar energía

Hay varios bien establecidos métodos para la recolección de energía, algunos de los cuales pueden ser nuevos para usted. Las fuentes de energía más comunes son la luz, el calor, las vibraciones y la radiofrecuencia.

Solar

Las células solares de película fina o de silicio policristalino pueden convertir fotones en electrones de silicio de forma más eficiente que las células de película fina. Piense en una pequeña calculadora. La energía solar se utiliza mejor para cargar la batería, no para la energía directa. 

Termoeléctrica

Las cosechadoras termoeléctricas recolectan calor del ambiente para explotar el “efecto Seebeck” que genera energía cuando dos metales diferentes se colocan juntos pero a diferentes temperaturas. El tamaño del generador determina la salida y, como era de esperar, se utilizan mejor en entornos que ya son calurosos, como los sistemas de calefacción industrial.

Piezoeléctrico

Los transductores piezoeléctricos utilizan la vibración para generar electricidad, por lo que a menudo se utilizan para detectar el ruido de los cojinetes del motor, la vibración de las alas de los aviones y en otras partes. La salida aquí es suficiente para alimentar un dispositivo o cargar baterías. 

Radio Frequency

Algunos receptores de radiofrecuencia pueden convertir señales de RF de baja frecuencia en una salida de voltaje razonablemente significativa. También se puede emparejar con procesadores de bajo consumo, sensores y módulos de radio para implementar nodos de borde independientes de la energía y sin batería.

Casos de uso de recolección de energía

Por supuesto, hay muchos casos de uso de IoT para sensores de potencia independientes de bajo consumo y otros dispositivos de borde. Estos incluyen monitoreo industrial, automatización de edificios, redes inteligentes, agricultura y aplicaciones de defensa.

Veamos más de cerca algunos otros.

Accesorios

Uno de los usos más prometedores de cara al consumidor para la recolección de energía piezoeléctrica es en los wearables. Según los informes, investigadores de la Universidad de Michigan desarrollaron un dispositivo que recolecta energía de los latidos del corazón y usa esa energía para hacer funcionar un marcapasos o un desfibrilador implantado, una excelente aplicación para IoT Healthcare. La conversión de radiofrecuencia también se está investigando en dispositivos portátiles para el cuidado de la salud, principalmente para recargar las baterías de marcapasos y dispositivos de estimulación nerviosa eléctrica transcutánea (TENS). Estaciones de carga inalámbrica para pacientes en todos los vestidores.

Un sensor en las etapas experimentales en el MIT recolectaría ondas de sonido para alimentar sensores de estado biológico en las personas. 

SISTEMA DE CALEFACCIÓN Y VENTILACIÓN

Los casos en HVAC y Smart Building son bastante ilimitados. Los paneles solares pueden vivir a lo grande en los techos de los edificios para alimentar muchos sistemas de IoT, los generadores impulsados ​​por vibraciones y movimientos en puertas y pisos pueden alimentar sensores de ocupación y otros dispositivos de seguimiento de personas. 

En un caso experimental, Oak Ridge National Laboratories supuestamente ha desarrollado un generador piroeléctrico que utiliza un voladizo bimetálico que se mueve entre superficies frías y calientes y podría enfriar dispositivos y sistemas electrónicos de todo tipo sin dejar de generar energía. 

IIOT

Finalmente, el área de implementación de recolección de energía más necesaria y prometedora son los casos industriales móviles y remotos. Las granjas inteligentes remotas, con cientos de sensores repartidos en miles de acres, a millas de cualquier fuente de energía, necesitan poder confiar en que esos sensores permanezcan alimentados indefinidamente porque no pueden permitirse razonablemente enviar un flujo interminable de baterías al campo. . 

Del mismo modo, la cadena de suministro móvil está, por definición, en movimiento, y esos sensores deben sobrevivir y permanecer alimentados durante meses en el camino desde la mina hasta la refinería, la fábrica, el almacén y los usuarios finales. Para resolver esto, algunos fabricantes están utilizando sensores piezoeléctricos para aprovechar el movimiento del océano, los rieles y los camiones. Asimismo, la carga solar es una posible solución. 

En cualquier caso, el sistema mundial pierde más energía de la que podríamos aprovechar. Pero lo podemos hacer mejor. 

PlatoAi. Web3 reinventado. Inteligencia de datos ampliada.
Haga clic aquí para acceder.

Fuente: https://www.iotforall.com/where-energy-harvesting-can-have-the-most-impact