Energy Harvesting
Energy Harvesting (dt.: Energieernte) ist ein Prozess, bei dem kleinste Energiemengen aus der Umgebung eines Systems aufgefangen und in nutzbare elektrische Energie umgewandelt werden. Dieses Prinzip ermöglicht den Betrieb von elektronischen Geräten ohne konventionelle Stromquelle, sodass eine aufwendige Kabelverlegung oder regelmäßige Batteriewechsel entfallen. Sinnvoll ist der Einsatz etwa bei funkbasierten Gebäudeautomationssystemen (z.B. KNX RF, EnOcean, Bluetooth). Genutzt werden kann je nach Anwendung kinetische, thermische oder Solarenergie. Für jede der drei Quellen gibt es unterschiedliche Energiewandler mit verschiedenen Leistungsparametern.
Kinetische Energienutzung: Integrierte elektromechanische Energiewandler nutzen die mechanische Bewegung beim Betätigen eines Schalters, um Energie für das Senden eines Funktelegramms zu erzeugen. Das basiert auf dem sogenannten Piezo-Prinzip, bei dem durch die Verformung eines elastischen Körpers die elektrische Polarisation geändert und dadurch elektrische Spannung erzeugt wird.
Solarenergienutzung: Kleine Solarzellen, etwa auf Funksensormodulen, wandeln Licht in Energie um; dabei genügen kleinste Lichtstärken von 200 Lux oder weniger. Damit wird der Betrieb der Sensoren sowie die Kommunikation über Low-Energy-Funkstandards gesichert. Bis zu vier Tage kann die erzeugte Energie zudem gespeichert werden.
Energienutzung aus Temperaturunterschieden: Bereits Unterschiede von nur 2°C genügen, um Energie für den Betrieb eines Funksensors zu erzeugen. Das funktioniert dank eines sogenannten Peltier-Elements – ein elektrothermischer Wandler, der bei Temperaturdifferenz einen Stromfluss erzeugt – und eines Gleichspannungswandlers (DC/DC-Wandler), der die erzeugte Gleichspannung in eine Gleichspannung mit höherem, niedrigerem oder invertiertem Spannungsniveau umwandelt.
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