エッジデバイスのバッテリー寿命は、IoTデバイスのライフサイクル管理における制限要因のXNUMXつです。 XNUMXつの解決策は、デバイス周辺の環境からエネルギーを収集し、バッテリーを再充電するか、直接電力を供給することです。 

基本的な問題のXNUMXつは、環境発電技術では現在の技術では実際に多くのエネルギーを供給できないことです。 太陽光や風力でさえ、非常に大きなフォームファクターでのみ持続可能であり、IoTデバイスサイズに縮小した場合にはあまり使用できません。 これが意味することは、実際には、デバイスは非常に少量のエネルギーを使用する必要があるということです。これは、過去数年にわたってIoTハードウェア設計の決定の多くを推進してきました。

エネルギーを収穫する方法

いくつかの定評があります 環境発電の方法、そのうちのいくつかはあなたにとって新しいかもしれません。 最も一般的なエネルギー源は、光、熱、振動、および高周波です。

太陽

多結晶シリコンまたは薄膜太陽電池は、薄膜セルよりも効率的に光子をシリコン電子に変換できます。 小さな電卓について考えてみてください。 ソーラーは、直接電力ではなく、バッテリーの充電に最適です。 

熱電

熱電ハーベスターは、環境から熱を収集して、XNUMXつの異なる金属が互いに接近しているが異なる温度にあるときにエネルギーを生成する「ゼーベック効果」を利用します。 発電機のサイズが出力を決定し、ご想像のとおり、産業用暖房システムのようなすでに暑い環境で最もよく使用されます。

圧電

圧電変換器は振動を使用して電気を生成するため、モーターのベアリングノイズ、航空機の翼の振動などを検出するためによく使用されます。 ここでの出力は、デバイスに電力を供給したり、バッテリーを充電したりするのに十分です。 

無線周波数

一部の無線周波数受信機は、低周波RF信号を適度に重要な電圧出力に変換できます。 また、低電力プロセッサ、センサー、および無線モジュールと組み合わせて、電力に依存せず、バッテリを使用しないエッジノードを展開することもできます。

環境発電のユースケース

もちろん、低電力の独立した電力センサーやその他のエッジデバイスには多くのIoTユースケースがあります。 これらには、産業監視、ビルディングオートメーション、スマートグリッド、農業、および防衛アプリケーションが含まれます。

他のいくつかを詳しく見てみましょう。

ウェアラブル

圧電エネルギーハーベスティングの最も有望な消費者向けの用途のXNUMXつは、ウェアラブルです。 ミシガン大学の研究者は、心拍からエネルギーを収集し、そのエネルギーを使用してペースメーカーまたは植込み型除細動器を実行するデバイスを開発したと報告されています。これは、IoTヘルスケアの優れたアプリケーションです。 高周波変換は、主にペースメーカーや経皮的電気神経刺激（TENS）デバイスのバッテリーを再充電するために、ヘルスケアウェアラブルでも研究されています。 すべてのウォークインにワイヤレス患者充電ステーション！

MITの実験段階にあるセンサーは、音波を収集して、人々の生物学的状態センサーに電力を供給します。 

HVAC

HVACとスマートビルディングのケースはかなり無限です。 ソーラーパネルは、多くのIoTシステムに電力を供給するために建物の屋根に大きく住むことができ、ドアや床にある振動およびモーション駆動の発電機は、占有センサーやその他の人を追跡するデバイスに電力を供給することができます。 

ある実験事例では、オークリッジ国立研究所が、高温と低温の表面間を移動し、エネルギーを生成しながらあらゆる種類の電子デバイスやシステムを冷却できるバイメタルカンチレバーを使用する焦電発電機を開発したと報告されています。 

IIoT

最後に、最も必要で有望な環境発電の展開領域は、リモートおよびモバイルの産業ケースです。 数百のセンサーが数千エーカーに広がり、あらゆる電源から何マイルも離れている遠く離れたスマートファームは、無限のバッテリーストリームをフィールドに送信する余裕がないため、これらのセンサーに依存して無期限に電力を供給し続ける必要があります。 。 

同様に、モバイルサプライチェーンは、定義上、動いています。これらのセンサーは、鉱山から製油所、工場、倉庫、エンドユーザーに至るまで、何ヶ月も生き残り、電力を供給し続ける必要があります。 これを解決するために、一部のメーカーは圧電センサーを使用して海の動き、鉄道、トラックを利用しています。 同様に、ソーラー充電も可能な解決策です。 

いずれにせよ、私たちがこれまで利用できなかったより多くのエネルギーが世界のシステムから失われます。 しかし、私たちはもっとうまくやることができます。 

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