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Energy Harvesting

Die batterielose Funktechnologie hat sich schnell durchgesetzt

11. Oktober 2013, 10:32 Uhr | Jens Würtenberg

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Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Braucht Energy Harvesting neue Schaltungskonzepte?

Elektronik: Eine wesentliche Komponente des Energy Harvesting ist die dem Energiewandler nachfolgende Spannungswandlung. Können die am Markt verfügbaren ICs die doch komplexen Anforderungen bewältigen oder sind hier neue Schaltungskonzepte erforderlich?

Schmidt: Die Standard-Chips wurden ursprünglich nicht für Energy-Harvesting-Anwendungen entwickelt. Deshalb sind sie der Aufgabe Energy Harvesting nur bedingt gewachsen. EnOcean gleicht die derzeit noch vorhandenen Defizite mit diskreten Zusatzbeschaltungen der ICs aus. Zudem tauschen wir uns aber auch regelmäßig mit den IC-Herstellern zu den Anforderungen neuer Generationen aus, so dass wir hier bei den Weiterentwicklungen schon bald entsprechende Verbesserungen erwarten.

Elektronik: Eine interessante Anwendung des Energy Harvesting in der Industrie ist die Energieversorgung entlegener Sensoren, die dann in regelmäßigen Intervallen per Funk ihre Messdaten an eine zentrale Einheit übertragen. Lässt sich die von EnOcean entwickelte Wireless-Übertragung hier einsetzen?

Schmidt: Heute gibt es in diesem Bereich hauptsächlich EnOcean-basierte Anwendungen, die die Automatisierung von Industriegebäuden adressieren. Außerhalb von Gebäuden - dazu zählt die Überwachung von Chemieanlagen, Bohrinseln oder Brücken - sind hohe Funkreichweiten erforderlich. Hier forscht EnOcean bereits an einer reichweitenstarken Energy-Harvesting-Technologie.

Elektronik: Für die Anwendung im Sport diskutierte Energiewandler sind MEMS-Bausteine, bei denen die angeregten mechanischen Schwingungen in elektrische Energie umgesetzt werden. Sind die so gewonnenen Energiemengen nicht zu gering für den Betrieb realer elektronischer Systeme?

Schmidt: Eine gesunde Skepsis ist hier sicherlich angebracht. Man darf nicht vergessen, dass die prinzipiell umwandelbare Energie mit der Masse des Energiewandlers zusammenhängt. Das heißt, bei einem miniaturisierten Wandler ist die Menge entsprechend klein. Derzeit sind die erzeugbaren Energiemengen noch deutlich geringer als der tatsächliche Bedarf. Das wird sich wohl auch mittelfristig nicht so schnell ändern.

Elektronik: Wo liegt Ihrer Meinung nach derzeit der Engpass bei der Entwicklung von Systemen, die Energy Harvesting nutzen? Sind es die Speicher für elektrische Energie oder gibt es Einsparpotenziale bei den Schaltungen selbst, die mit den autarken Energiequellen betrieben werden?

Schmidt: Tatsächlich sind die heute verfügbaren Produkte ausgereift und bieten ein Optimum an Leistung. Über die vergangenen zehn Jahre haben sich die technischen Eigenschaften der einzelnen Komponenten wie Strombedarf, Speicherkapazität oder Energiemenge immer weiter entsprechend verbessert. Das Potenzial von Energy Harvesting ist aber noch lange nicht ausgeschöpft. Deshalb ist es meiner Meinung nach zu früh, von Engpässen zu sprechen. Vielmehr ist es derzeit ein noch nicht realisierter Fortschritt. Hier wird sich in den nächsten Jahren aber einiges tun.

Elektronik: Worin besteht für Sie als Entwickler der besondere Reiz, sich mit Energy Harvesting zu beschäftigen?

Schmidt: Batterielose Funktechnologie - das ist nicht einfach nur ein Produkt. Vielmehr besteht sie aus ganz verschiedenen Elementen, angefangen bei den Energiewandlern über stromsparende Schaltungen und HF-Technik bis hin zu Energiespeichern und passender Software. Der besondere Reiz für mich als Entwickler ist genau diese interdisziplinäre Arbeit. Also die Herausforderung, alle verschiedenen Techniken zu einer leistungsfähigen Anwendung zusammenzuführen, die die Anforderungen des Marktes an Kosteneffizienz und Anwenderfreundlichkeit erfüllt.