Energy Harvesting – sensorer uden batterier

Teknologien bag Energy Harvesting kan indfange en eller flere af de energiformer, der står til rådighed i sensorernes nærmiljø og omdanne dette til elektrisk energi. Ved et højeffektivt Energy Harvesting-design, kan de relativt lave niveauer af energi i et forløb konverteres til strøm som så anvendes i det elektroniske system.

Internet of Things er et voksende marked indenfor dataopsamling og er spået til at være den største forretningskatalysator i Industrien 4.0. I dag er der allerede installeret over 14 milliarder IoT-enheder på verdensplan og i de kommende år, forventes dette at stige til 36 milliarder enheder.

Mange IoT-sensorer – såsom intelligente målere, belysning og termostater m.v. – er i dag oftest tilsluttet via kabler eller fungerer som trådløse, batteridrevne sensorer. Trådløse sensorer er dog ofte forbundet med vedligeholdelsesomkostninger i form af installationen af disse og i forbindelse med udskiftning af batterier.

Trådløse sensorer, der benytter Energy Harvesting, reducerer vedligeholdelsesomkostningerne betydeligt, da disse sensorer er selvforsynende med energi – dvs. at sensorerne ikke har noget batteri, men er stadigvæk trådløs. Yderligere kan Energy Harvesting sensor-moduler placeres på områder, der ellers er svært fremkommelige.

Energy Harvesting sensorer er selvstændigt strømforsynende (batteriløse). De høster og lagrer energi fra sensorernes nærmiljø.

Energy Harvesting sensorer er simple at eftermontere, installere og indstøbe på områder, der er svært tilgængelige og i ekstreme miljøer.

Energy Harvesting sensorer har lang levetid – minimum 15 år – og skal yderligere ikke serviceres i samme grad som batteridrevne sensorer.

Xtels Energy Harvesting platform

Xtel har en historisk baggrund indenfor trådløs teknologi og Ultra Low Power-enheder, og har innoveret kraftigt inden for Energy Harvesting-området de seneste år. Vi har udviklet en Energy Harvesting platform, der muliggør helt nye innovative IoT-løsninger og -forretningsmodeller for industrielle produkter og systemer. Med vores trådløse Energy Harvesting sensorer, har vi fået specialiseret og optimeret interface-kredsløbene til sensorerne, således at de ultralave effektniveauer i energihøstningen kan styres og herved muliggøre en erstatning af de konventionelle batteridrevne sensorer. Energy Harvesting sensorerne er autonome trådløse sensorer, der løser flere af de kendte problemstillinger ved de nuværende IoT-sensorer, og ligeledes udgør en omkostningseffektiv og bekvem løsning for vores kunder.

Xtel Energy Harvesting Platform

Til venstre på illustrationen ses de forskellige energikilder, der opsamler energi til platformen. Afgørende er det højavancerede Energy Management System, som indeholder både energiopbevaring, -regulering og -styring. Energiopbevaringen erstatter de nuværende energikilder (batterier), og kan skaleres, hvorved sensorerne bliver i stand til at opbevare og anvende den Energy Harvesting-genererede strøm – fra minutter til halve år – uden tilførsel af ny og konstant energi. Derudover indeholder Energy Management systemet ligeledes regulering og styring af RF-signalet og microcontrolleren. Dataen transmitteres via radioen, hvilket typisk er en Low Power Bluetooth, ZigBee eller Low Power WiFi. Fælles for dem alle er, at de over tid bruger meget lidt energi, grundet kort rækkevidde eller meget lidt data som sendes. Endelig anvendt teknologi udvælges på baggrund af faktorer, så som hvor meget energi, der kan høstes fra omgivelserne og hyppigheden hvormed dataen skal opsamles og sendes. Det betyder også at de enkelte Energy Harvesting produkter skræddersyes til kunderne.

Sensoren og RF-radioen er opbygget på basis af Xtels kendte og velafprøvede trådløse sensor-platform. Platformen tilbyder et fundament for teknologien, hvorefter den enkelte kunde kan definere deres specifikationer, for det enkelte produkt, ud fra deres aktuelle behov og ønsker.

Anvendelse af Energy Harvesting - eksempel HVAC

Energy Harvesting har potentialer inden for mange industrier og forskellige anvendelsesområder. En af de mest udprægede industrier for Energy Harvesting er bygningssegmenter med HVAC (Heating, Ventilation and Airconditioning).

Indenfor HVAC giver Energy Harvesting muligheder for store besparelser, blandt andet gennem:

 

  • Energioptimering af enkelte produkter, såsom varmesystemer, ventilation o.a.
  • Markant lavere driftsomkostninger for produkter og samlede systemer, herunder installation, vedligeholdelse og idriftsættelse
  • Intelligent monitorering og styring af enheder
  • Kontinuerlig feedback på energiforbrug
  • Muligheden for at anvende store volumener af sensorer i building management og HVAC, hvilket giver store besparelser inden for vedligeholdelse.

 

Energy Harvesting eksemplerne herunder synliggør  produktmulighederne, og de efterfølgende services som produkterne tilsammen udgør:

Rectangle_1

GATEWAY:

Dette produkt indsamler alle oplysninger og data fra de forskellige sensorer, som er i bygningen. Den sender dette sikkert til en central location, hvor oplysningerne behandles og beslutninger herefter kan træffes ud fra disse data. Det kan gøres fuldautomatisk, hvorved bygningens forskellige produkter bliver styret intelligent.

Rectangle_2

SENSORREGULERET BELYSNIG:

Sensorreguleret belysning er velkendt i bygningsindustrien, men via et Energy Harvesting produkt, er det muligt at lave sensorer, der ikke bruger batteri, således at installations- og vedligeholdelsesomkostninger bliver kraftigt reduceret. Sensoren kan monitorere aktiviteten i rummet, således det kan tilpasses efter, hvorvidt der er nogen til stede, hvor mange og hvor ofte. Dette vil også være interessant i forhold til en brand, så man kunne identificere om alle personer er ude af bygningen.

Rectangle_3

VENTILATIONSSYSTEM:

Ventilationssystemet er ligeledes oplagt at påsætte Energy Harvesting sensorer, da disse kan placeres forskelligt og monitorere både temperatur, tryk, CO2, luftfugtighed, osv. Ventilationssystemet er et af de komponenter, som er mest energiforbrugende og dermed oplagt at overvåge mere end i dag for at sikre det opererer optimalt.

Rectangle_4

TERMOSTAT OG VARMEREGULATOR:

Styring af termostater med varmeregulering er ideelt for Energy Harvesting sensorer. Via sensorer kan man intelligent styre varmebehovet og herigennem sikre, at den rette mængede energi bruges korrekt for opvarmning af bygningen.

Energy Harvesting - services eksempel HVAC

Ved at samle de fire beskrevne områder, er det muligt at udforme forskellige services og nye forretningsmodeller for HVAC-segmentet. Energy Harvesting sensorer muliggør placering af sensorerne på steder, der førhen var utilgængelige, hvilket giver muligheden for at monitorere, modtage alarmer og regulere de forskellige produkter i en bygning på en anden måde end i dag.

Eksempelvis kunne Energy Harvesting sensorerne anvendes til at bygnings systemet opsamler data fra de enkelte sensorer, for derved at generere læring om, hvordan brugerne benytter systemerne, og regulerer herudfra. Dette kunne bevirke, at bygningen ikke behøves at blive kølet eller opvarmet, når der ikke er personer deri. Yderligere vil man ud fra sensordaten kunne eftervise energiforbruget i bygningen, og derved udpege, hvor der er defekte enheder, forkert regulering o.a.
Som service vil man kunne levere et gennemsnitlig energiforbrug og kunne pin-pointe, hvor der er udfordringer.

Book et møde

Kontakt os gerne for forespørgsler, spørgsmål eller sparring vedrørende den bedste løsning for jer eller book et uforpligtende møde med os.

Martin Jørgensen

Innovation

 

+45 25 38 10 54
mj@xtel.dk

Mogens Nielsen

Salg og forretningsudvikling

 

+45 30 98 41 40
mdn@xtel.dk