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Licht und Wärme werden zum lokalen Stromspender

Energy Harvesting: Kaum Stromernte ohne Speicher!

7. März 2012, 16:39 Uhr | Willem Ongena

Joy Weiss, Dust Networks: »Wir haben einen Funktransceiver auf Basis des Standards IEEE802.15.4 gebaut, der sowohl im Empfangsmodus als auch im Sendebetrieb mit weniger als 4 mA auskommt. Andere Transceiver benötigen die vier- bis zehnfache Energiemenge.«

Elektrische Energie ist noch flüchtiger als verderbliche Speisen: Man muss sie augenblicklich konsumieren, wenn sie entsteht - oder speichern.

Im bereits etablierten kommerziellen Energy Harvesting mit Hilfe von Solar- und Windwandlern mit hoher Ausgangsleistung funktioniert die augenblickliche Nutzung dank der Einbindung in Stromnetze (in denen Verbraucher ständig Strom nachfragen) relativ gut. In Energy-Harvesting-Anwendungen mit Ausgangsleistungen (bestenfalls) im Milliwattbereich hingegen ist die Einbindung in Stromnetze weder angedacht noch sinnvoll: Der Energie-Generator befindet sich in unmittelbarer Nähe eines Verbrauchers (Point of Load), der nicht ständig Energie nachfragt. Aber nur in Ausnahmefällen reicht die augenblicklich erzeugte Energie für die Anwendung. Die wohl bekannteste Ausnahme bilden die schon seit Jahren erhältlichen Schalter des deutschen Herstellers EnOcean, bei deren Betätigung genügend Energie erzeugt wird, um mit einer für den Kurzstreckenfunk ausreichenden Sendeleistung einige kurze Funktelegramme auszustrahlen. In den allermeisten anderen Fällen ist die Zwischenspeicherung in einem Kondensator oder einer Akkumulatorzelle essenziell.

Genau auf diese Konstellation zielen die Hersteller von Energy Harvestern und passenden Aufbereitung-/Lade-ICs. »Im industriellen Geschäftsfeld zählen drahtlose Sensornetzwerke zu den interessantesten Anwendungen«, sagt Miro Adzan, der vor allem auf den Einsatz in schwer zugänglichen Bereichen setzt. TI ist für solche und ähnliche Anwendungen als Halbleiterhersteller besonders gut aufgestellt, weil das Unternehmen Mikrocontroller, Funktechnologie und Power Management anbietet.

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Auch die anderen maßgeblichen Anbieter von Energy-Harvesting-ICs haben offenbar das Marktpotenzial solcher Sensornetze entdeckt, denn sowohl Linear Technology als auch Maxim haben in der jüngsten Vergangenheit Übernahmen getätigt, die expressis verbis auf den Ausbau der Ultra-Low-Power-Funk-Kompetenz zielen: Im Juli 2011 gab Maxim die Übernahme des österreichischen MEMS-Sensor-Spezialisten Sensor Dynamics bekannt, während Linear Technology weniger als ein halbes Jahr später Dust Networks kaufte. Joy Weiss, President von Dust Networks: »Drahtlose Sensornetzwerke haben eine große Zukunft. Umso wichtiger ist die Frage, wie man sie mit elektrischer Energie versorgt.« Klar ist auf jeden Fall: Je sparsamer die Funktechnologie mit Strom umgeht, umso eher lässt sie sich mittels Energy Harvesting versorgen. Und hier könnte Linear dank der Übernahme einstweilen die Nase vorne haben. »Wir haben einen Funktransceiver auf Basis des Standards IEEE802.15.4 gebaut, der sowohl im Empfangsmodus als auch im Sendebetrieb mit weniger als 4 mA auskommt. Andere Transceiver benötigen die vier- bis zehnfache Energiemenge«, teilt Weiss selbstbewusst mit.

Maxim hat sich die Übernahme von Sensor Dynamics mehr als 160 Mio. Dollar kosten lassen (130 Mio. in bar und rund 34 Mio. an Verbindlichkeiten). Besonders wichtig waren Maxim dabei Sensor Dynamics’ Funksensoren-Wissen und der Zugang zum Automobilmarkt. Bakul Damle, Director, Business Management, Battery and Industrial Power Business Unit, unterstreicht die Bedeutung des Industriemarktes für Maxim: »Wartung und Sicherheit werden immer wichtiger. Energy Harvesting löst auch viele Probleme von schlecht erreichbaren batteriebetriebenen Einrichtungen, vor allem in gefährlichen Umgebungen. Der Industriemarkt ist außerdem verlässlicher als der oft sehr volatile Consumermarkt«. Daraus zu schließen, dass Maxim den Consumermarkt links liegen lassen will, wäre allerdings grundverkehrt: »Wir bewegen uns in allen wichtigen Märkten«, versichert Damle.