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Energieautarke Systeme richtig auslegen

»Es kommt auf die Betriebsumgebung an«

21. Mai 2012, 9:27 Uhr | Karin Zühlke

Wegen der größeren Konversionseffizienz, aber auch bedingt durch langjährige Erfahrungen in der Energieausbeute, haben Solarzellen heute die größte Marktdurchdringung. Grafik: Future

Ein Evaluationboard aus der Entwicklungsschmiede von Future soll Entwicklern von Energy-Harvesting-Applikationen die Komponentenauswahl erleichtern: Es kann die Energieausbeute unterschiedlicher Harvesting-Quellen evaluieren und die Energiewandlung über eine grafische Benutzeroberfläche visualisieren.

Das Applikationsdesign muss die zur Verfügung stehende Energie und die Anforderung an das System in Einklang bringen, und genau an diesem Punkt beginnt die Herausforderung. Denn ein solches energieautarkes System muss neben einem energieeffektiven Betrieb auch eine hohe Lebensdauer und eine kleine Bauform haben und dabei auch noch preisgünstig sein. »Es geht nicht darum, möglichst viel Energie zu erzeugen, sondern unter den vorherrschenden Betriebsbedingungen die erforderliche Strommenge für die jeweilige Anwendung zur Verfügung zu stellen. Damit hat die Betriebsumgebung die entscheidende Bedeutung bei der Wahl der passenden Energy-Harvesting-Technologie«, erläutert Paul Donaldson, Technical Director von Future Electronics EMEA, den Grundsatz, der auch den Ausschlag für die Entwicklung der eigenen Energy-Harvesting-Plattform gab.

Geräte, die zur Überwachung und Steuerung ihre Energie per Harvesting aus dem Umfeld beziehen, müssen möglichst energieeffizient arbeiten – und das nicht nur bei der Energiegewinnung, sondern auch beim Speichervorgang und der Steuerung der Anwendung. Der Wirkungsgrad des Energiewandlers und die Wahl der geeigneten Harvesting-Technolgie spielen natürlich eine zentrale Rolle im Entwicklungsprozess. Neben den Energiewandlern bilden Ultra-Low-Power-Mikrocontroller, die mit einem extrem geringen Strombedarf auskommen, die Basis für energieautarke Systeme. Diese sparsamen MCUs müssen darüber hinaus in der Lage sein, ihre Umgebung bei geringer Leistungsaufnahme zu überwachen und die erfassten Informationen weiterzuleiten. Ein hoher Integrationsgrad ermöglicht die nötige Flexibilität für die Steuerung der Anwendung. Bei Akkus oder Superkondensatoren sind insbesondere das Ladeverhalten und Leckströme zu berücksichtigen. »Durch den hohen Entwicklungstand der Elektronik auf allen drei Stufen – Energiegewinnung, Speicherung und Umwandlung – zeigt sich das Spektrum der Einsatzmöglichkeiten von Energy Harvesting heute deutlich diversifiziert«, gibt Donaldson zu bedenken.