A WePower Technologies bemutatta a CES-en három energia-kinyerő generátor prototípusát, melyek a Gemns EHG sorozat részét képezik, elektromágneses indukció mechanizmuson alapulnak, hogy magasabb feszültségszinteket érjenek el az meglévő energia-kinyerő generátorokhoz képest. Ezeknek a megoldásoknak a fő célja az, hogy támogassák az önfenntartó vezeték nélküli eszközöket, megszüntetve a szükségét az elemeknek. Ennek az eljárásnak a várható eredménye a karbantartási költségek és környezeti hatások csökkentése.
Az energia-kinyerő generátor prototípusok különleges jelentőséggel bírnak az ágyazott hardveripar számára alkalmazhatóságuk sokoldalúsága és potenciális képességük miatt, hogy ipari és kereskedelmi környezeteket hatékonyabbá és fenntarthatóbbá tegyenek. A WePower EHGs az mindennapi cselekvésekből és környezeti tényezőkből nyert energia felhasználásával széles körű forgatókönyvben képesek érzékelőket és kapcsolókat táplálni.
"A kinetikus energia-kinyerés az elektromágneses indukcióra támaszkodik. Az elektromágneses indukció a folyamat, amely során elektromos áramot hozunk létre egy elektromos vezető mozgatásával egy statikus mágneses tér által. Sok esetben ezt úgy érik el, hogy egy mágnes mozog egy rézdróton keresztül" – magyarázza Larry Richenstein, a WePower Technologies vezérigazgatója.
A három energiagyűjtő generátor prototípusának részletei a következők:
- Az EHG G100 nyomógombos kapcsolót úgy tervezték, hogy energiát gyűjtsön mechanikus cselekvésekből, különösen egy nyomógomb működtetéséből. Ez egy példa az elektromechanikai energia-kinyerésre, ahol a mechanikai stresszt elektromos energiává alakítják.
A WePower szerint a G100 EHG jelentett energiakinyerési aránya 30-szor nagyobb, mint a versenytársak meglévő megoldásainál, ami egy rendkívül hatékony transzdukciós mechanizmusra utal. Ennek az energiának az átalakítására való képesség, ahol a továbbított teljesítmény 8 dBm feletti, jelentős.
A WePower azt állítja, hogy a G100 nyomógombos EHG nagyobb energia kimenetű, ami azt jelenti, hogy képes kezelni összetett adatátvitelt hosszú távolságokon át. Ez kritikus azoknál az alkalmazásoknál, ahol szenzoroknak kell adatokat kommunikálniuk jelentős távolságokon keresztül, például egy nagy ipari környezetben.
- A G150 rezgésaktivált EHG eszköz energiaforrást nyer ki a környezeti rezgésekből, amely az ipari gépek és járműmozgások rezgéses kinetikus energiájának elektromos energiává való átalakításának elvén alapul.
A WePower bemutatta ezt a technológiát a CES 2024-en, egy hangszóró segítségével, amely változó rezgéseket szimulál, hogy prezentálja képességét a folyamatos működésre és az energiaszintek változásához való alkalmazkodásra. Az eszköz nemcsak energiát termel, hanem regisztrálja és kommunikálja a rezgés méretét pozícióként, előrelátó karbantartás és valós idejű monitorozás eszközeként.
- A G200 EHG a végálláskapcsolókhoz és vízérzékelőkhöz készült prototípus, amely egy frissítése a meglévő verzióknak. Az ipari végálláskapcsolókba és vízérzékelőkbe integrálható, megbízható és karbantartásmentes megoldást kínál az ipari folyamatok monitorozásához.
A G200 EHG lehetővé teszi a robosztus kétirányú kommunikációt, és ezzel együtt a biztonságkritikus átvitel visszaigazolását - ez egy kulcsfontosságú követelmény olyan helyzetekben, ahol a kommunikációs megbízhatóság közvetlenül befolyásolhatja az üzemelési biztonságot és hatékonyságot. Ezenkívül ez az EHG különböző fejlett kommunikációs protokollokkal működik, ami kulcsfontosságú az ipari automatizációs igények szempontjából.
Larry Richenstein, a WePower Technologies vezérigazgatója egy kizárólagos interjúban a Power Electronics News-nak azt mondta: „A WePower egy olyan forradalmi módszert dolgozott ki az elektromágneses indukció terén, amely akár 30-szoros teljesítményt nyújthat a jelenlegi iparági vezetők által elértel szemben. Ennek következtében olyan piacok és alkalmazások nyílnak meg előttünk, amelyek eddig nem voltak elérhetőek számukra.”
Amikor a vállalatot arról kérdezték, hogy milyen módszert használnak az elektromágneses indukcióhoz, és hogy mennyiben használnak permanens mágneseket a tér formázásához és koncentrálásához, azt válaszolták, hogy a WePower kifejlesztette a technológiát, amely az elektromágneses indukciós folyamatot oszcilláló mágnesek alkalmazásával hajtja végre a tekercsen belül, míg a tér formázását és koncentrálását fix mágnesekkel végzi a tekercsen kívül. Larry Richenstein, a WePower Technologies vezérigazgatója hozzátette, hogy ez a szabadalmaztatott innováció lehetővé teszi a WePower EHGs számára, hogy lényegesen magasabb szinten gyűjtsenek energiát, mint a korábbi EHG-megoldások.
Az energia-kinyerő generátorok értéket adnak az önfenntartó eszközöknek
A növekvő IoT infrastruktúrával párhuzamosan a vállalatok különös figyelmet fordítanak a vezeték nélküli eszközök energiaellátására. A hagyományos energiaforrások használatával kapcsolatos kihívások közé sorolható a rövid élettartam, a jelentős környezeti terhelés, amely a lerakóhelyeken keletkező hulladékkal kapcsolatos, valamint az elérhetetlen helyekhez való nehéz hozzáférés problémái.
Ezen probléma megoldására a WePower bevezetett egy szabadalmaztatott technológiát a kinetikus energia-kinyerés területén, amely lehetővé teszi az EHGs-sel felszerelt eszközök megbízható működését külső energiaforrások nélkül. A megoldás lehetővé tette a vállalatok számára, hogy IoT érzékelőket telepítsenek távoli helyszíneken, hogy önállóan működjenek anélkül, hogy aggódniuk kellene az elemek cseréje miatt.
"Ebben rejlik a WePower Energy Harvesting Generators (EHGs) forradalmi hatása. A vállalat EHG-ei jobban kihasználják a kinetikus energiát, mint bármely más piaci EHG - meghaladja a jelenlegi piacvezetők teljesítményét több mint 30-szorosan -, hatékonyan kiváltva az elemek szükségességét a vízérzékelőkben."
Például vegyük figyelembe egy ipari gyártóüzemet, ahol a hőmérséklet, páratartalom és víz jelenlétének monitorozása kritikus fontosságú. Egy hagyományos érzékelő esetében, amely elemhiba esetén hibázhat, az esetleges folyamatkudarcok észrevétlenek maradhatnak. Ennek elhanyagolása súlyos következményekkel járhat, a berendezések károsodásától a termelés leállásáig terjedhet. Azonban az EHGs által táplált IoT érzékelők folyamatos monitoringot biztosíthatnak elemhiba miatt bekövetkező áramkimaradás kockázata nélkül.
"A WePower EHG integrálásával a monitorrendszerbe az elemélettartammal kapcsolatos kockázatok—ne is beszéljünk az elemek méretének és súlyának korlátairól—gyakorlatilag megszűnnek. Az EHGeink biztosítják, hogy az érzékelők folyamatosan működjenek, állandó figyelmet fenntartva a vízzel kapcsolatos veszélyek ellen. Ez nemcsak növeli környezeti monitoringrendszere megbízhatóságát, hanem azzal is hozzájárul a fenntarthatósághoz, hogy csökkenti az elemhulladék mennyiségét.
Amikor az energia-kinyerés és az elemes áramellátás közti különbséget magyarázza, Richenstein azt mondja: „Az energia-kinyerő generátorok pillanatnyi ugrásokban biztosítanak áramot, nem folyamatos hullámokban. A legtöbb kisméretű adóberendezés jobban működik olyan pillanatnyi ugrásokkal táplálva, mint amilyeneket a WePower EHGei biztosítanak, de sok más IoT eszköz folyamatos alacsony szintű áramellátást igényel, és ez nem olyasmi, amit az EHGei terveztek biztosítani."
Az elemmentes érzékelők hatása a fenntarthatóságra
Környezetvédelmi csoportok jelentéseikben azt állítják, hogy az elemekkel való számolás évente exponenciálisan növekszik a növekvő számú elemes IoT érzékelő miatt. Az EnABLES nevű, az Európai Unió által támogatott projekt szerint, ha nem jelenik meg alternatíva, akkor 2025-re naponta majdnem 80 millió elemet fognak kidobni az IoT eszközöket tápláló elemek.
" Ezek az éles számadatok egyértelművé teszik, mennyire fontos, hogy kis IoT-végpontjainkat fenntarthatóbb energiaforrásra állítsuk át. Mivel a kinetikus energia-kinyerő generátorok a környezetükből és a kiváltó cselekvésekből nyerik energiájukat, nem szükséges újratöltésük vagy cseréjük, és akár egymillió aktiválásig is eltarthatnak" - mondja Richenstein.
Mike Hayes, az írországi Tyndall Nemzeti Intézet energiahatékonysági informatikai vezetője szerint 2025-re várhatóan egymilliárd érzékelő lesz a világon, és naponta több mint 100 millió elemet dobunk a szemétbe. Azonban a kinetikus energia-kinyerési megoldások használásával megszűnik ez a hulladék. A WePower EHGei minden iparág fenntarthatósági céljaihoz hozzájárulnak, áttérve egy vezeték nélküli és elem nélküli jövőre az ipari és kereskedelmi környezetekben használt IoT érzékelők számára.