Piezo-Energy-Harvesting Überblick
Forschung und Entwicklung von Vibrationsenergie-Harvestern
Energie aus Vibrationen gewinnen
Wir sind spezialisiert auf Piezoelectric-Energy-Harvesting (PEH).
Beim Kinetic-Energy-Harvesting (KEH) werden verschiedene Technologien eingesetzt, um die mit Bewegungen oder Vibrationen verbundene kinetische Energie zu erfassen und in elektrische Energie umzuwandeln. Diese Technologien können piezoelektrische Materialien, magnetische Induktion oder andere Methoden umfassen. Die gewonnene Energie wird dann in einer Batterie oder einem Kondensator gespeichert und kann zu einem späteren Zeitpunkt genutzt werden. KEH ist eine nachhaltige Energiequelle, da sie nicht auf endliche Ressourcen wie fossile Brennstoffe angewiesen ist.
Bei der Spezialisierung auf die piezoelektrische Energiegewinnung (PEH) ist es wichtig zu beachten, dass PEHs am wirtschaftlichsten sind, wenn sie für geringe Leistungsanforderungen < 1Ws (1J) eingesetzt werden. Dies ist um ein Vielfaches weniger als die Leistung moderner Solarzellen/Panelen und TEGs. Dies sollte bei der Konstruktion/Anwendung immer berücksichtigt werden.
Die Entwicklung von piezoelektrischen Verbundwerkstoffen wie Macro Fiber Composites™ (MFC) hat dazu beigetragen, einige der Einschränkungen der monolithischen Piezokeramikkomponenten zu überwinden, insbesondere die Sprödigkeit, mangelnde Zuverlässigkeit und Anpassungsfähigkeit.
Piezoelektrische Energy-Harvesting (PEH)-Produkte
Smart Material hat eine Reihe von Evaluierungskits, elektronischen Schaltkreisen und Harvester-Generatorkomponenten entwickelt, um Kunden zu unterstützen, die mehr über dieses aufstrebende Gebiet erfahren möchten. Diese Produkte ermöglichen ein schnelles Prototyping und die Entwicklung von Energy-Harvesting-Anwendungen auf der Grundlage der Macro Fiber Composite™ (MFC)-Produktlinie.
Batterielose, autonome Geräte
Fortschritte bei elektronischen Komponenten mit extrem niedrigem Stromverbrauch haben die Entwicklung einer neuen Gerätekategorie ermöglicht: batterielose, autonome Systeme, die ausschließlich durch die Nutzung mechanischer Schwingungen mit piezoelektrischen Komponenten funktionieren. Heute können ganze elektronische Geräte mit einer Leistungsaufnahme von <10mWs (10mJ) kostengünstig hergestellt werden.
Völlig batterielose Geräte, die auf piezoelektrischen Harvestern basieren, sind heute Realität. Mit einem angeschlossenen Speicher für überschüssige Energie, z. B. einer Superkappe oder einer Dünnschichtbatterie, kann ein höherer Spitzenverbrauch, wie er typischerweise für die HF-Telemetrie erforderlich ist, bewältigt werden. Energie-Harvester auf der Basis von Macro Fiber Composites™ (MFC) haben eine Lebensdauer von mehr als 10 Jahren (’10 Hz und 600 ppm). Die ist notwendig, um mit batteriegestützten Geräten konkurrieren zu können.
Die Entwicklung piezoelektrischer Vibrations-Harvester ist jedoch keine leichte Aufgabe. Es erfordert Kenntnisse und Fähigkeiten in den Bereichen Mechanik, Piezokeramik und Elektronik, um Systeme zu entwickeln, die kostengünstig und hocheffizient sind. Der typische Wirkungsgrad (z.B. die Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie) heutiger piezoelektrischer Harvester liegt zwischen 4 und 10 %.
Smart Material ist aktiv an der Forschung und Entwicklung von Vibrationsenergie-Harvestern beteiligt. Wir haben die Macro Fiber Composite™-Reihe des Typs P2 hauptsächlich als optimierte Version für Energy-Harvesting-Anwendungen entwickelt. Die Macro Fiber Composites™ mit den Artikelnummern M2814P2, M8514P2, M8528P2, M8557P2 und M8585P2 sind die bevorzugten Komponenten, die in vielen Anwendungen zur Gewinnung von Vibrationsenergie eingesetzt werden.
Ressourcenzentrum & FAQs
Sie haben eine Frage oder benötigen weitere Informationen? In unserer Rubrik Ressourcen finden Sie Antworten auf häufig gestellte Fragen und zusätzliche Informationen.
FAQs
In unserem FAQ-Bereich finden Sie schnelle Antworten auf die häufigsten Fragen und andere hilfreiche Informationen.
Referenzen und Publikationen
Entdecken Sie Vorträge, Veröffentlichungen und wissenschaftliche Aufsätze, um einen tieferen Einblick in unsere Materialien und Projekte zu erhalten.
