Técnicas de recuperación de energía para alimentar sensores IoT

Publicado por Mercado de marketing en March 24, 2022March 24, 2022

El rápido crecimiento de Internet de las cosas (IoT) ha acelerado un gran interés en el desarrollo de sensores inalámbricos de bajo consumo. Actualmente, los sensores inalámbricos se integran a los sistemas IoT para recopilar información de manera confiable y práctica, con el objetivo de monitorear procesos y controlar actividades en diversos nichos, tales como: transporte, energía, infraestructura civil, edificios inteligentes, monitoreo ambiental, cuidado de la salud. , cabildeo, entre otros.[1]

La operación a largo plazo y autosuficiente de estos dispositivos IoT debe considerarse desde el principio, cuando el proyecto aún se encuentra en sus primeras etapas. Tradicionalmente, los sensores inalámbricos a menudo funcionaban con baterías que, a pesar de permitir costos generales bajos del sistema, pueden afectar negativamente la vida útil y el rendimiento de toda la red en la que se utilizan. Una solución a este tipo de problemas es la implementación de tecnologías de recuperación de energía.[1]

“Recuperación de energía” es el término utilizado para designar el proceso por el cual parte de la energía de una fuente primaria, fundamentalmente, puede recuperarse en forma de otro tipo de energía, normalmente electricidad. Generalmente, esta energía se recupera y se usa para alimentar dispositivos electrónicos para aplicaciones de baja o extremadamente baja potencia.[2]

Las fuentes de energía para la mayoría de las aplicaciones son: energía cinética en forma de fuerza, desplazamientos o vibraciones, energía térmica donde hay un gradiente de temperatura, energía en forma de luz incidente y ondas electromagnéticas. El método para transformar estas energías dependerá de las aplicaciones [3], [4], [5], [6] :

I. Vibraciones: Hay mucho interés en utilizar MEMS (sistemas microelectromecánicos) piezoeléctricos para obtener energía del ambiente y transferirla a algún tipo de carga.

II. Fuentes termales: Algunas aplicaciones se realizan con celdas piroeléctricas a base de PZT (titanato de circonato de plomo) y PVDF (polivinilideno).

tercero Solar: Dispositivos de gestión de energía integrados en paneles solares.

IV. Fuentes electromagnéticas de radiofrecuencia: El uso de un tipo especial de antenas, llamadas rectennas, ha ido ganando mucho espacio dentro de la ingeniería. Con ellos es posible recuperar energía a través de ondas electromagnéticas.

Así como las fuentes de energía en la naturaleza son muy diversas, también lo son las aplicaciones y los métodos de transformación. Las técnicas, sistemas y procesos de recuperación de energía se expanden cada vez más y se vuelven más atractivos para las más diversas aplicaciones, ya que reducen las emisiones contaminantes a la naturaleza, reutilizan una fuente de energía ya en uso y reducen los costos finales del proyecto.

Referencias

[1] Sanislav, Teodora, et al. "Técnicas de recolección de energía para Internet de las cosas (IoT)". Acceso IEEE 9 (2021): 39530-39549.

[2] Zeadaly, Sherali, et al. “Arquitecturas de diseño para la recolección de energía en el Internet de las Cosas”. Revisiones de energía renovable y sostenible 128 (2020): 109901.

[3] Harb, Adán. “Cosecha de energía: estado del arte”. Energía renovable 36.10 (2011): 2641-2654.

[4] Shafique, Kinza, et al. “Cosecha de energía utilizando una rectena de bajo costo para aplicaciones de Internet de las cosas (IoT)”. acceso IEEE 6 (2018): 30932-30941.

[5] Eltresy, Nermeen A., et al. "Sistema de IoT para el hogar inteligente mediante el uso de la recolección de energía de RF". Revista de sensores 2020 (2020).

[6] Kim, Sang-Gook, Shashank Priya e Isaku Kanno. "MEMS piezoeléctricos para la recolección de energía". boletín MRS 37.11 (2012): 1039-1050.