Belangrijkste afhaalrestaurants in dit artikel:

• IoT-technologie heeft continue stroom nodig, en hoewel batterijvermogen één optie is, is dit niet altijd zuinig.
• De groeiende mogelijkheden van IoT-apparaten en de toegenomen belangstelling voor AI-verwerking aan de edge zullen van energie in de nabije toekomst een prioriteit maken. 
• Het is mogelijk om verschillende methoden voor energiereductie en oogsten te combineren om de energie-efficiëntie te optimaliseren.

Een van de grootste obstakels voor IoT-technologie is de implementatie van duurzame, functionele implementatie. De multifunctionaliteit van het Internet of Things (IoT) brengt kosten met zich mee in termen van stroom. Hoewel traditioneel batterijvermogen de meest voor de hand liggende oplossing is voor toepassingen op afstand, is dit niet altijd economisch.

Ten eerste kan de batterijcapaciteit onvoldoende zijn voor opkomende IoT-apparaten met groeiende netwerkverwerkingsmogelijkheden. Daarnaast bestaat er bezorgdheid over de kosten van nieuwe batterijen en de manuren die nodig zijn om de apparaten te onderhouden. 

Ten tweede hebben zelfs oplaadbare batterijen, die uiteindelijk moeten worden vervangen, een negatieve impact op het milieu. Nu bedrijven over de hele wereld milieubewuster worden, is dit een serieuze overweging geworden. Ten slotte is toegang tot continue stroom uit het elektriciteitsnet niet altijd mogelijk. Of het nu gaat om de aard van de implementatie of om de kosten van het aansluiten van apparaten op het elektriciteitsnet: toegang tot constant vermogen is voor veel IoT-systemen een terugkerende uitdaging.

Er zijn twee belangrijke manieren om veelvoorkomende problemen met het IoT-stroomverbruik te voorkomen. Technieken voor het oogsten van energie, die energie uit de omgeving van een apparaat opvangen, hebben de afgelopen jaren een lange weg afgelegd en zouden voor sommige toepassingen een goede optie kunnen zijn. Er zijn verschillende technieken voor het oogsten van energie. Het is ook mogelijk om verschillende methoden voor energiereductie en -oogst te combineren om de energie-efficiëntie van IoT-apparaten te vergroten. Deze technieken omvatten het volgende:

• Piëzo-elektrische materialen vangen energie op door mechanische belasting, zoals het halen van een keycard over een sleutellezer. 
• Thermo-elektrische materialen, die afhankelijk zijn van een temperatuurverschil om elektrisch potentieel te creëren.
• Zonne-energie, een optie voor IoT-apparaten die worden blootgesteld aan zonlicht. 
• Windenergie, die kan worden gebruikt in een reeks toepassingen, waaronder landbouwmonitoring.

Ontwerpers van IoT-apparaten beschikken al over een scala aan opties voor het oogsten van energie. Bijvoorbeeld, Cypress IoT-apparaatkit op zonne-energie biedt een klein zonnepaneel, samen met een energiezuinig moederbord en Bluetooth-USB-brug. Sparkfun's Energie oogster board kan kinetische energie omzetten in elektrische energie. Deze en andere modules voor het oogsten van energie kunnen experimenteren met efficiëntere IoT-implementatietechnieken. 

Een andere veelbelovende energiebron voor de oogst zijn trillingen. ReVib-energie produceert bijvoorbeeld apparaten die energie oogsten uit trillingen die van nature voorkomen in productie-, mijnbouw- en transportomgevingen. Trillingsoogstmachines kunnen op maat worden gemaakt voor specifieke omgevingen. De trillingen veroorzaakt door passerende treinen kunnen sensoren op spoorwissels van stroom voorzien. Oogstmachines die zijn ontworpen voor trillingen met een lage frequentie (10 tot 30 Hz) zijn vooral nuttig in mijnbouwtoepassingen.

Naast het gebruik van technieken voor het oogsten van energie, kunnen ontwerpers van IoT-apparaten protocollen gebruiken die energie besparen. Drie voorbeelden van technieken met een laag energieverbruik zijn: het gebruik van de energiebesparende modus (PSM), het gebruik van Extended Discontinuous Ontvangst (eDRX)-protocollen en weksignalen. De meeste mobiele technologieën schakelen hun mobiele module uit wanneer ze geen verbinding met het mobiele netwerk hoeven te maken, maar voor het opnieuw verbinden met het netwerk stroom nodig is. PSM daarentegen gebruikt netwerkverbindingstimers om het IoT-stroomverbruik te verminderen. Tijdens het gebruik van de energiebesparende modus blijven IoT-apparaten gedurende een bepaalde tijd geregistreerd bij een netwerk voordat de verbinding wordt verbroken, zelfs als ze niet in gebruik zijn. Deze ingestelde tijd kan in veel gevallen meer dan een jaar bedragen. Als het apparaat binnen dit venster met het netwerk communiceert, wordt er geen extra stroom gebruikt om opnieuw verbinding te maken. 

Vergelijkbaar met PSM is eDRX. Deze methode bespaart energie door periodiek de mobiele ontvangstmodule van het apparaat uit te schakelen om de communicatie te stoppen. Dit betekent dat gegevens mogelijk vertraging oplopen bij het bereiken van hun bestemming, maar voor veel IoT-toepassingen hoeft dit geen probleem te zijn. 

Ten slotte zorgen weksignalen ervoor dat IoT-apparaten in slaap blijven en niet periodiek controleren op binnenkomende signalen. Terwijl het apparaat slaapt, moet het een wekbericht ontvangen voordat het weer wordt ingeschakeld. Deze methode is vooral handig voor apparaten die gedurende langere tijd niet hoeven te communiceren. 

Terwijl de elektronicabranche vooruitgang blijft boeken op het gebied van energieverbruik, zullen de groeiende mogelijkheden van IoT-apparaten en de toegenomen belangstelling voor AI-verwerking aan de edge ervoor zorgen dat energie in de nabije toekomst een prioriteit wordt. Het oogsten van omgevingsenergie kan een krachtig hulpmiddel zijn voor apparaten die zijn aangesloten op bewegende machines of apparaten die regelmatig aan de zon worden blootgesteld, en bijna alle toepassingen kunnen profiteren van protocollen met een laag stroomverbruik. Veel van deze oplossingen kunnen worden toegepast en gebruikt nadat een IoT-apparaat in gebruik is genomen. Het is dus nooit te laat om energie te gaan besparen.