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26. - 28. Februar 2019 // Nürnberg, Germany

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Aussteller & Produkte embedded world 2019
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Energy Harvesting für das Internet of Things

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Bis 2025 wird es weltweit geschätzt eine Milliarde IoT-Geräte geben, die alle mit Energie versorgt werden müssen. Hierbei steht man oft vor der Herausforderung, dass ein häufiger Batteriewechsel extrem aufwendig oder eine Energieversorgung über Stromkabel auf Grund der äußeren Bedingungen nicht möglich ist. Eine optimale Alternative als Energieversorgung der vielen IoT-Sensoren ist Energy Harvesting. Diese Technologie nutzt die Energie aus der Umwelt wie Bewegung, Wärme oder Licht, um damit kleine elektronische IoT-Geräte zu versorgen. Energieautarke, wartungsfreie und kabellose Systeme mit maximaler Betriebszeit und unbegrenzter Standby-Zeit werden dadurch Realität.

Vorhandene Schwingungen mit Vibrationswandlern sinnvoll nutzen

Auf der embedded world zeigt das Fraunhofer IIS unter anderem seinen neuen Vibrationswandler VIHWA. Bereits kleinste Bewegungen reichen aus, um so viel elektrische Energie zu generieren, dass mehrere Sensoren damit versorgt werden können und eine sekündliche Datenübertragung zu einem mobilen Endgerät stattfinden kann. In unserer Messe-Livedemo erfassen wir die aktuelle Beschleunigung und senden diese Daten zur weiteren Darstellung und Verarbeitung an ein Tablet.

Energiegewinnung durch Temperaturunterschiede mit BlueTEG

Des Weiteren hat das Fraunhofer IIS einen Bluetooth Low Energy-Sensor BlueTEG mit thermoelektrischer Energieversorgung entwickelt. Er misst Sensorwerte wie die Temperatur oder Erdbeschleunigung und versendet diese via Bluetooth. In ein kompaktes Gehäuse integriert, nutzt BlueTEG die Temperaturdifferenz zwischen warmen oder kalten Gegenständen und der Umgebung, um daraus Energie zu gewinnen.

Energy Harvesting in der industriellen Anwendung

Mit den Energy Harvesting Technologien können Sensoren zur Erkennung von Verschleiß oder Schädigung an Maschinen (Condition Monitoring) autark mit Energie versorgt werden. Besonders an schwer erreichbaren Stellen oder bei einer häufigen Erfassung von Daten bieten unsere Technologien enorme Vorteile gegenüber herkömmlichen Energieversorgungen mit Batterien. Vorhandene Vibrationen und Temperaturunterschiede an Produktionsanlagen können folglich sinnvoll zur Energiegewinnung von Sensoren genutzt werden. Somit lassen sich Maschinenzustände permanent und wartungsfrei überwachen und analysieren.

Energy Harvesting für Smart Building

Auch in Versorgungsräumen können wichtige Umgebungsdaten wie Temperatur, Luftverhältnisse, gefährliche Gase usw. mit IoT-Sensoren einfach ermittelt und per Funk übertragen werden. Durch die Energy Harvesting Technologien des Fraunhofer IIS wird eine autarke Energieversorgung sichergestellt. Mit einer permanenten Zustandsüberwachung können Sie die Lebens- und Betriebsdauer von Gebäudeanlagen verlängern und kostspielige Reparaturen und frühzeitige Neuanschaffungen vermeiden. Durch den Einsatz von einer autarken Energiequelle erreichen Sie dies ohne größere Installations- und Wartungsaufwände.

Das Besondere an unserer Energy Harvesting Technologie

Das Fraunhofer IIS hat sich auf die Entwicklung von hocheffizienten Powermanagement-Systemen und Energieversorgungen sowie kompletten Mikrosystemen konzentriert. Bereits geringe Temperaturdifferenzen oder Bewegungen reichen zur Energieversorgung von drahtlosen Sensoren und Funksendern aus. Die Verarbeitung von kleinsten Strömen (kleiner 3µA) und Spannungen (kleiner 20 mV) ist eine wichtige Kompetenz dafür. Durch die am Fraunhofer IIS entwickelten Spannungswandler wird ein hoher Wirkungsgrad bereits bei kleinsten Temperaturdifferenzen oder Bewegungen realisiert. So können über 200 Mikrowatt elektrischer Leistung bei einem Temperaturunterschied von gerade einmal 2 Kelvin gewonnen werden. Geringste Schwingungen von gerade einmal 60 Hz führen zu einer Energieausbeute von 1,2 Milliwatt. Der entwickelte Maximum Power Point Tracker steuert die Regelkreise der Spannungswandler für eine automatische Impedanzanpassung effektiv und garantiert so eine maximale Leistungsausbeute in unterschiedlichen Betriebssituationen. Durch eine optimale thermische, mechanische und elektrische Auslegung aller Systemkomponenten werden hocheffiziente Anwendungen auf kleinstem Raum realisiert und setzen sich so deutlich vom Stand der Technik ab.

Sehen Sie am Fraunhofer-Stand (Halle 4, Stand 460), wie effektiv elektrische Energie aus Vibrationen oder Temperaturunterschieden gewonnen werden kann. Weitere Informationen unter www.iis.fraunhofer.de/energyharvesting

Ensiro

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Moderne Packaging Lösungen für innovative IPs

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AMS IC-Design mit Intelligent IP

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awiloc® - Lokalisierung auf IoT-Geräten

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16 Gbit/s Physical Layer

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Ultra-Low-Power-Technologie RFicient® für das Internet der Dinge

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Energy Harvesting für das Internet of Things ist folgenden Produktgruppen zugeordnet:

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