Micro-Energy-Harvesting

Micro Energy Harvesting (MEH) ist die Basistechnologie für energieautonome Systeme, deren Sensoren an schwer zugänglichen Stellen arbeiten. Die Technik des Micro Energy Harvesting kann überall dort eingesetzt werden, wo Sensoren autark arbeiten und die Sensordaten über Funksysteme übertragen werden müssen.


Micro Energy Harvesting für autarke Sensorsysteme

Micro Energy Harvesting (MEH) steht für kleine Energieernte. Darunter versteht man die Energiegewinnung aus ambienten Energiequellen. Das können geringste Luftströmungen sein, die Änderung der Umgebungstemperatur, eine Vibration oder ein Tastendruck.

Energienutzungsmöglichkeiten beim Energy Harvesting

Energienutzungsmöglichkeiten beim Energy Harvesting

Das Mikro-Harvesting bezieht sich auf kleinste natürliche Energiequellen, deren Energie akkumuliert und gespeichert wird. Die gespeicherte Energie kann dann in der Form abgerufen werden, die für die jeweilige Versorgung benötigt wird.

Von Micro Energy Harvesting genutzte physikalische Effekte

Micro 
   Energy Harvesting (MEH) mit Energiespeicher und Funksystem

Micro Energy Harvesting (MEH) mit Energiespeicher und Funksystem

Obwohl das Energy Harvesting im Zusammenhang mit der Energieeinsparung an Bedeutung gewinnt, ist die Technik des Micro Energy Harvesting bereits seit einigen Jahrzehnte bekannt. Man denke nur an die ersten Taschenrechner, die mit kleinen Fotozellen ausgestattet waren, oder an Armbanduhren, in denen die kinetische Energie aus der Armbewegung genutzt wird. Micro Energy Harvesting nutzt Wandler, die nach bekannten Effekten arbeiten wie dem Piezoeffekt, Hall-Effekt, Seebeck-Effekt oder dem Peltier-Effekt. Es kann sich um Thermogeneratoren (TEG) oder um piezoelektrische Generatoren (PEG) handeln, um spezielle Antennen, CCD-Sensoren, Heatpipes, Solarzellen oder Eigenresonanz-Generatoren, die Temperaturdifferenzen, Luftströmungen, Lichtunterschiede, Magnetfeldänderungen, elektromagnetische Strahlungen oder mechanische Kräfte und Schwingungen in elektrische Energie umzusetzen.

Diese Mikrokraftwerke erzeugen geringste elektrische Leistungen, die im Mikro- und Milliwatt-Bereich liegen. Die kleinen Energy-Harvesting-Komponenten sind so konzipiert, dass sie autonom arbeiten und anstelle von Batterien oder Akkus eingesetzt werden können. Das bedeutet auch, dass diese Komponenten unter Umständen Energie-autark sind und in der batterielosen Funktechnik eingesetzt werden.

Einsatzbereiche des Micro Energy Harvesting

Batterieloser 
   Funksensor, Foto: Enocean

Batterieloser Funksensor, Foto: Enocean

Einsatzbereiche des Energy Harvesting sind Energie-autarke Funksensoren, wie sie beispielsweise in ZigBee, EnOcean, WirelessHART oder anderen Sensornetzwerken eingesetzt werden. Das hat auch den Vorteil, dass die Funksensoren nicht von Batterien und deren Lebensdauer abhängig sind und keine Wartung benötigen. Die derzeitigen Entwicklungen der Energy-Harvesting-Komponenten zielen auf autonome Kleinstkomponenten, Micro Energy Havestern, die überall energieautark eingesetzt werden können. Die Einsatzbereiche reichen von der Medizintechnik mit der Patientenüberwachung über die Automotive- und Automatisierungstechnik bis hin zur Logistik, der Wetterforschung, Agrar- und Forstwirtschaft und der Gebäudeautomation in intelligenten Häusern.

Aufbau eines Energy-Harvesting-Systems 
   mit Sensornetzwerk

Aufbau eines Energy-Harvesting-Systems mit Sensornetzwerk

Ein komplettes Energy-Harvesting-System mit Wireless Sensor Network (WSN), das Energie erntet, diese wandelt, speichert und nutzt, und dass Messwerte erfasst und diese über ein drahtloses Sensornetzwerk überträgt, besteht aus der Energiequelle - das ist der Energy Harvester -, der Verwaltungseinheit für das Energiemanagement, dem Sensor mit AD-Wandler und Steuerungseinheit und der Sende- und Empfangseinrichtung für die funktechnische Übertragung.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Micro-Energy-Harvesting
Englisch: micro energy harvesting - MEH
Veröffentlicht: 12.11.2015
Wörter: 469
Tags: #Energienetze
Links: A/D (AD-Wandler), Akku (Akkumulator), Antenne, Batterie, Batterielose Funktechnik