Energy-Harvesting
Energieautarker Funksensor überwacht Schiffsgetriebe
Das Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH hat einen drahtlos kommunizierenden, energieautarken Sensor entwickelt, der Schiffsgetriebe permanent überwacht und vor Ausfällen schützt. Die Energieerzeugung findet direkt am Sensor statt.
Die Kraftübertragung vom Motor auf den Propeller setzt Schiffsgetriebe extremen Belastungen aus. Um ihrem Ausfall vorzubeugen waren bisher regelmäßige, aufwendige und teure Inspektionen notwendig. Die Alternative war eine Permanentüberwachung der Getriebe, die sogenannte »zustandsorientierte Instandhaltung«, bei der Sensoren Drehmomente, Temperaturen und Schwingungen melden und frühzeitig Hinweise auf kommende Probleme liefern. Der Einbau der Sensoren bedurfte jedoch umfangreicher Verkabelung zu Computern und Stromversorgung.
Im Forschungsprojekt »DriveCoM« hat das Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH (IPH) mit Projektpartnern jetzt ein drahtlos kommunizierendes, energieautarkes Sensorsystem entwickelt´, das mindestens zehn Jahre durchgängig wartungsfrei funktionieren soll . Die notwendige Elektronik passt in eine Metallbox von der Größe einer Kaffeetasse.
Die Energie für den Betrieb und den Funk zu den Bordcomputern wird durch die Ausnutzung der Temperaturunterschiede zwischen dem Seewasser (5°C bis 25°C) und dem ca. 60° C warmen Getriebe gewonnen. Die Funkübertragung vom Sensorknoten zum Bordsystem wurde von der Erfurter Microsensys GmbH ausgeführt. Energiesparende RFID-Technik liest die Daten passiv aus. Die Auswahl der Sensorik und den Aufbau des übergeordneten Condition-Monitoring-Systems übernahm die Bachmann Monitoring GmbH aus dem thüringischen Rudolstadt. Das IPH realisierte die Signalanalyse, die auf dem Mikrocontroller des Sensorknotens aus den Messdaten Kennwerte berechnet, die Hinweise geben, ob ein Getriebeschaden droht.
Das Energy Harvesting, also die „Energieernte“ direkt im Getriebe, ist das Spezialgebiet des HSG-IMIT – Institut für Mikro- & Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft e.V. aus Villingen-Schwenningen. Im Forschungsprojekt hat das HSG-IMIT den Thermogenerator so angepasst, dass die Sensorknoten konstant mit Energie versorgt werden. Getestet wurde der Sensor schließlich am Getriebeprüfstand der REINTJES GmbH, einem Produzenten von Schiffsgetrieben mit Sitz im niedersächsischen Hameln.
Die Forschungsergebnisse werden auf dem Stand 2-A08 auf der Hannover Messe vom 13.-17. April der breiteren Öffentlichkeit vorgestellt.
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