Energy harvesting_ finalmente trovato il collegamento - 2010-11-10 by ionela

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Energy harvesting: finalmente trovato il
collegamento
By Ionela
Created 10/11/2010 - 15:48


Energy harvesting[1]
: Ovunque si guardi, gli ingegneri stanno escogitando innovativi modi per sfruttare le fonti
energetiche non tradizionali per risolvere i problemi del mondo reale.

Maggiore sicurezza e accessibilità, minori costi di manutenzione e di efficienza energetica e la flessibilità del
sistema sono solo alcuni dei vantaggi ottenibili con l'energy harvesting, senza fili di rilevamento e
monitoraggio / controllo. L'elevato costo dell'energia, nuove normative governative e gli interessi
ambientali hanno notevolmente aumentato la domanda per un uso più efficiente dell?energia, ovunque. Le
tecnologie emergenti nel settore dell'energia alternativa e miglioramenti nell'utilizzo hanno le potenzialità per
consentire performance migliori in mercati diversi. Inoltre, i nuovi prodotti che possono trarre vantaggio da
queste nuove tecnologie rappresentano eccellenti opportunità di crescita sia nel breve che nel lungo
termine.

Una vasta gamma di sensori industriali a bassa potenza e controllori si stanno rivolgendo a fonti alternative
di energia come mezzo principale o supplementare per la fornitura di energia. Idealmente, tale "energy
harvesting" eliminerà del tutto il bisogno di energia cablata o di batterie. Trasduttori che generano energia
elettrica da fonti prontamente disponibili quali i differenziali di temperatura (generatori termoelettrici o
Termopile), vibrazioni meccaniche (dispositivi piezoelettrici o elettromeccanici) e leggeri (dispositivi
fotovoltaici) sono sempre valide fonti di energia per molte applicazioni. Numerosi sensori wireless, monitor
da remoto, e altre applicazioni a bassa potenza sono sulla buona strada per diventare dispositivi di
alimentazione "zero" utilizzando solo l'energy harvesting (comunemente denominato "Nanopower" da
alcuni).

Sebbene l'energy harvesting sia emersa dagli inizi del 2000 (la sua fase embrionale), i progressi
tecnologici recenti hanno spinto verso una redditività commerciale. In breve, nel 2010 siamo pronti per la
fase di "crescita". Costruire applicazioni con sensori di automazione che utilizzano l'energy harvesting
sono già stati distribuiti in Europa, dimostrando che la fase di crescita potrebbe essere già iniziata.


Energy harvesting: Le applicazioni esistenti dimostrano la
redditività commerciale

Anche se il concetto di energy harvesting esiste da anni, l'attuazione di un sistema in un ambiente reale è
stata difficile, complessa e costosa. Tuttavia, gli esempi di mercati in cui un approccio di energy
harvesting sia stato utilizzato includono le infrastrutture di trasporto, dispositivi medici wireless,
rilevamento della pressione , e, naturalmente, la building automation. Nel caso di building automation,
sistemi quali sensori di presenza, termostati e interruttori della luce possono fare a meno dell?energia o il
cablaggio di controllo normalmente richiesti e utilizzare un sistema di energia meccanica o di raccolta,
invece. Questo approccio alternativo può anche ridurre i costi di manutenzione ordinaria normalmente
associate ai sistemi cablati, oltre ad eliminare la necessità di cavi per l?installazione in primo luogo, o per la
sostituzione della batteria nelle applicazioni wireless.

Allo stesso modo, una rete wireless che utilizza una tecnica di energy harvesting può collegarsi ad un
numero qualsiasi di sensori in un edificio per ridurre riscaldamento, ventilazione e condizionamento
dell'aria (HVAC) e costi di illuminazione spegnendosi in aree non essenziali quando l'edificio non ha
occupanti. Inoltre, il costo dell'energy harvesting elettronica è spesso minore di quella a fili, per cui vi è
chiaramente un guadagno economico con l'adozione di una tecnica ad energy harvesting.

Una tipica energia di configurazione o di sistema scavenging, (rappresentata dai quattro principali blocchi
di sistema di circuito mostrato in figura 1 sotto), di solito è costituita da una fonte di energia libera, come un
generatore termoelettrico (TEG) o termopila attaccato ad una fonte di calore, come un condotto di HVAC,
per esempio. Questi piccoli dispositivi termoelettrici sono in grado di convertire piccole differenze di
temperatura in energia elettrica. Questa energia elettrica può essere convertita da parte di un circuito di
energy harvesting (il secondo blocco nella Figura 1) e modificata in una forma utilizzabile da circuiti di
energia inferiori. Queste componenti elettroniche sono costituite da un qualche tipo di sensore,
convertitore analogico-digitale e un microcontrollore a potenza bassissima (il terzo blocco nella Figura 1).
Questi componenti possono prendere questa energy harvesting, ora in forma di corrente elettrica, ed
attivare un sensore per effettuare una lettura o una misura e quindi rendere disponibili questi dati per la
trasmissione di potenza tramite un ricetrasmettitore wireless ultralow - rappresentato dal quarto blocco
nella catena di circuito mostrata nella Figura 1.

                                                          .
              Figura 1. I quattro blocchi principali di un tipico sistema energetico-scavenging.

Ogni blocco di sistema di circuito in questa catena, con la possibile eccezione della sorgente di energia ha
avuto il proprio insieme unico di vincoli che ne hanno compromesso la redditività commerciale fino ad ora.
Sensori di potenza e basso costo e microcontrollori saranno disponibili a breve, tuttavia, è solo negli ultimi
due anni che ricetrasmettitori con power ultralow sono diventati disponibili in commercio. Tuttavia, a
ritardare in questa catena è stata l'energy harvesting insieme al power manager.

Le implementazioni esistenti del blocco del power manager sono una configurazione discreta di basso
rendimento, in genere costituito da 35 componenti o più. tali disegni hanno bassa efficienza di conversione
e alte correnti di stasi. Entrambe queste carenze risultato in termini di prestazioni in un sistema finale
compromesso. L'efficienza di conversione bassa aumenta la quantità di tempo necessaria per alimentare un
sistema, che a sua volta aumenta l'intervallo di tempo tra l'assunzione di un sensore di lettura e la
trasmissione di questi dati. I limiti della corrente di stasi sono maggiori quanto più bassa è la fonte di
energia che può essere raccolta in quanto deve superare il livello necessario per il funzionamento prima di
poter utilizzare qualsiasi sovraccarico di alimentazione alle uscite. Infine, si richiede anche un alto grado di
alimentazione analogica in modalità switch - cosa che scarseggia in tutto il mondo!

L'"anello mancante", se vogliamo, è stato un altamente integrato convertitore DC /DC che può raccogliere e
gestire i surplus di energia da fonti di ingresso a bassa voltaggio.
Tuttavia, questo sta per cambiare, grazie ad un piccolo componente LTC3108 [2]
che permette un grande passo avanti all'energy harvesting.

                                                   SMPS & POWER convertitore energy harvesting ltc3108
                                   EMCelettronica Srl - P.iva 06433601009
Source URL: http://it.emcelettronica.com/energy-harvesting-finalmente-trovato-collegamento

Links:
[1] http://it.emcelettronica.com/energy-harvesting-ltc3588-soluzione-completa-da-linear-technology
[2] http://www.linear.com/pc/productDetail.jsp?navId=H0,C1,C1003,C1042,C1031,C1060,P90287

								
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