Batterilevetiden på edge-enheter er en av de begrensende faktorene i IoT-enhets livssyklusadministrasjon. En løsning er å høste energi fra miljøet rundt enheten og lade opp batteriene eller gi strøm direkte.
Et grunnleggende problem er at teknologi for energihøsting egentlig ikke kan levere mye energi med dagens teknologi. Til og med sol og vind er bare bærekraftige i uoverkommelig store formfaktorer og er ikke særlig anvendelige når de krympes til IoT-enhetsstørrelser. Hva dette praktisk talt betyr er at enheter trenger å bruke svært lave mengder energi, noe som har drevet mange av IoT-maskinvaredesignbeslutningene de siste årene.
Hvordan høste energi
Det er flere veletablerte metoder for energiutvinninghvorav noen kan være nye for deg. De vanligste energikildene er lys, varme, vibrasjoner og radiofrekvens.
Solar
Polykrystallinske silisium- eller tynnfilmsolceller kan konvertere fotoner til silisiumelektroner mer effektivt enn tynnfilmceller. Tenk på en liten kalkulator. Solar brukes best for batterilading, ikke direkte strøm.
Termo
Termoelektriske hogstmaskiner samler varme fra miljøet for å utnytte "Seebeck-effekten" som genererer energi når to forskjellige metaller plasseres tett sammen, men ved forskjellige temperaturer. Størrelsen på generatoren bestemmer effekten, og de brukes best, som du forventer, i allerede varme miljøer som industrielle varmesystemer.
piezoelektriske
Piezoelektriske svingere bruker vibrasjon til å generere elektrisitet, og det er derfor de ofte brukes til å oppdage motorlagerstøy, vibrasjoner fra flyvinger og på andre deler. Utgangen her er tilstrekkelig til å drive en enhet eller lade batterier.
Radiofrekvens
Noen radiofrekvensmottakere kan konvertere lavfrekvente RF-signaler til en rimelig betydelig spenningsutgang. Den kan også pares med laveffektsprosessorer, sensorer og radiomoduler for å distribuere strømuavhengige og batterifrie kantnoder.
Brukstilfeller for energihøsting
Selvfølgelig er det mange IoT-brukstilfeller for laveffekt, uavhengige strømsensorer og andre kantenheter. Disse inkluderer industriell overvåking, bygningsautomatisering, smartnett, landbruk og forsvarsapplikasjoner.
La oss se nærmere på noen andre.
wearables
En av de mest lovende forbruker-vendte bruksområdene for piezoelektrisk energihøsting er i wearables. Forskere ved University of Michigan utviklet angivelig en enhet som høster energi fra hjerteslag og bruker denne energien til å kjøre en pacemaker eller en implantert defibrillator, et utmerket program for IoT Healthcare. Radiofrekvenskonvertering blir også forsket på i helsevesenet, hovedsakelig for å lade opp batteriene i pacemakere og transkutan elektrisk nervestimulering (TENS) enheter. Trådløse pasientladestasjoner i hver walk-in!
En sensor i eksperimentelle stadier ved MIT ville høste lydbølger for å drive biologiske statussensorer på mennesker.
HVAC
Sakene i HVAC og Smart Building er ganske ubegrensede. Solcellepaneler kan leve stort på bygningstak for å drive mange IoT-systemer, vibrasjons- og bevegelsesdrevne generatorer på dører og gulv kan drive tilstedeværelsessensorer og andre enheter for sporing av mennesker.
I et eksperimentelt tilfelle har Oak Ridge National Laboratories angivelig utviklet en pyroelektrisk generator som bruker en bimetall utkrager som beveger seg mellom varme og kalde overflater og kan kjøle ned elektroniske enheter og systemer av alle slag samtidig som den genererer energi.
IIoT
Til slutt, det mest nødvendige og lovende distribusjonsområdet for energihøsting er fjerntliggende og mobile industrisaker. Fjerntliggende Smart Farms, med hundrevis av sensorer spredt over tusenvis av dekar, miles fra enhver strømkilde, må kunne stole på at disse sensorene holder seg drevet på ubestemt tid fordi de ikke rimeligvis har råd til å sende en endeløs strøm av batterier til feltet .
På samme måte er den mobile forsyningskjeden per definisjon i bevegelse, og disse sensorene må overleve og holde seg drevet i flere måneder på veien fra gruven til raffineriet til fabrikken til lageret til sluttbrukerne. For å løse dette bruker noen produsenter piezoelektriske sensorer for å utnytte havets bevegelse, jernbane og lastebil. Likeledes er solcellelading en mulig løsning.
Uansett går mer energi tapt fra verdens system enn vi noen gang kunne utnytte. Men vi kan gjøre det bedre.
PlatonAi. Web3 Reimagined. Data Intelligence Amplified.
Klikk her for å få tilgang.
Kilde: https://www.iotforall.com/where-energy-harvesting-can-have-the-most-impact
