La durata della batteria sui dispositivi perimetrali è uno dei fattori limitanti nella gestione del ciclo di vita dei dispositivi IoT. Una soluzione è raccogliere energia dall'ambiente intorno al dispositivo e ricaricare le batterie o fornire energia direttamente. 

Un problema fondamentale è che la tecnologia di raccolta dell'energia in realtà non può fornire molta energia con la tecnologia attuale. Anche il solare e l'eolico sono sostenibili solo in fattori di forma proibitivi e non sono molto utilizzabili se ridotti alle dimensioni dei dispositivi IoT. Ciò significa, in pratica, che i dispositivi devono utilizzare quantità di energia molto basse, il che ha guidato molte delle decisioni di progettazione dell'hardware IoT negli ultimi anni.

Come raccogliere energia

Ce ne sono diversi ben consolidati metodi per la raccolta di energia, alcuni dei quali potrebbero essere nuovi per te. Le fonti di energia più comuni sono luce, calore, vibrazioni e radiofrequenza.

Solare

Le celle solari in silicio policristallino o a film sottile possono convertire i fotoni in elettroni di silicio in modo più efficiente rispetto alle celle a film sottile. Pensa a una piccola calcolatrice. Il solare viene utilizzato al meglio per la ricarica della batteria, non per l'alimentazione diretta. 

termoelettrico

Le raccoglitrici termoelettriche raccolgono il calore dall'ambiente per sfruttare l'“effetto Seebeck” che genera energia quando due metalli diversi vengono posti vicini ma a temperature diverse. La dimensione del generatore determina la potenza e sono utilizzati al meglio, come ci si aspetterebbe, in ambienti già caldi come i sistemi di riscaldamento industriale.

piezoelettrico

I trasduttori piezoelettrici utilizzano le vibrazioni per generare elettricità, motivo per cui vengono spesso utilizzati per rilevare il rumore dei cuscinetti del motore, le vibrazioni delle ali degli aerei e su altre parti. L'uscita qui è sufficiente per alimentare un dispositivo o caricare le batterie. 

Frequenza Radio

Alcuni ricevitori a radiofrequenza possono convertire segnali RF a bassa frequenza in un'uscita di tensione ragionevolmente significativa. Può anche essere abbinato a processori, sensori e moduli radio a bassa potenza per distribuire nodi edge indipendenti dall'alimentazione e senza batteria.

Casi d'uso per la raccolta di energia

Naturalmente, ci sono molti casi d'uso IoT per sensori di potenza indipendenti a bassa potenza e altri dispositivi perimetrali. Questi includono monitoraggio industriale, automazione degli edifici, smart grid, agricoltura e applicazioni di difesa.

Diamo un'occhiata più da vicino ad alcuni altri.

wearables

Uno degli usi più promettenti rivolti ai consumatori per la raccolta di energia piezoelettrica è nei dispositivi indossabili. Secondo quanto riferito, i ricercatori dell'Università del Michigan hanno sviluppato un dispositivo che raccoglie energia dai battiti cardiaci e utilizza tale energia per eseguire un pacemaker o un defibrillatore impiantato, un'applicazione eccellente per l'IoT Healthcare. La conversione della radiofrequenza è oggetto di ricerca anche nei dispositivi indossabili sanitari, principalmente per ricaricare le batterie dei pacemaker e dei dispositivi di stimolazione nervosa elettrica transcutanea (TENS). Stazioni di ricarica paziente wireless in ogni walk-in!

Un sensore nelle fasi sperimentali del MIT raccoglierebbe onde sonore per alimentare i sensori di stato biologico sulle persone. 

HVAC

I casi in HVAC e Smart Building sono piuttosto illimitati. I pannelli solari possono vivere in grandi dimensioni sui tetti degli edifici per alimentare molti sistemi IoT, generatori di vibrazioni e movimento su porte e pavimenti possono alimentare sensori di presenza e altri dispositivi di tracciamento delle persone. 

In un caso sperimentale, secondo quanto riferito, gli Oak Ridge National Laboratories hanno sviluppato un generatore piroelettrico che utilizza un cantilever bimetallico che si muove tra superfici calde e fredde e potrebbe raffreddare dispositivi e sistemi elettronici di ogni tipo pur continuando a generare energia. 

IIoT

Infine, l'area di distribuzione della raccolta di energia più necessaria e promettente sono i casi industriali mobili e remoti. Le Smart Farm lontane, con centinaia di sensori sparsi su migliaia di acri, miglia da qualsiasi fonte di alimentazione, devono poter fare affidamento su quei sensori per rimanere alimentati indefinitamente perché non possono ragionevolmente permettersi di inviare un flusso infinito di batterie sul campo . 

Allo stesso modo, la catena di approvvigionamento mobile è, per definizione, in movimento e quei sensori devono sopravvivere e rimanere alimentati per mesi sulla strada dalla miniera alla raffineria, dalla fabbrica al magazzino fino agli utenti finali. Per risolvere questo problema, alcuni produttori utilizzano sensori piezoelettrici per sfruttare il movimento, le rotaie e i camion dell'oceano. Allo stesso modo, la ricarica solare è una possibile soluzione. 

In ogni caso, dal sistema mondiale viene persa più energia di quanta ne potremmo mai sfruttare. Ma possiamo fare di meglio. 

Platone Ai. Web3 reinventato. Intelligenza dei dati amplificata.
Clicca qui per accedere.

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