Системи рекуперації енергії стають економічно вигідними методами; Інженер
Опубліковано 22 червня 2010 р. Редакція журналу «Обчислювальна техніка та цифрові технології»
Заміна комунального живлення або акумуляторів датчиками енергозбереження залежить від продуктивності схем управління живленням, з якими вони пов'язані. Проте сьогодні досягнутий прогрес дозволяє появу економічно вигідних продуктів та систем рекуперації енергії.
Закони термодинаміки не збираються скидати з трону. Однак пристрої, здатні вловлювати навколишню енергію та перетворювати її в корисну енергію, все частіше створюють нам ілюзію. Датчики, що генерують електричну енергію з прихованого фізичного джерела, наприклад, різниця в
Підвищена безпека та доступність, зниження витрат на технічне обслуговування, покращена енергоефективність та гнучкість системи ... ось деякі переваги, які можна отримати від рекуперації енергії. Ця технологія забезпечує широкий спектр дистанційних, автономних та бездротових систем вимірювання, контролю та контролю в різних сферах застосування, таких як транспортна інфраструктура, автомобільна та авіоніка, дистанційні лічильники, управління промисловими процесами та автоматизація будівель. Але як далеко ми можемо зайти ?
Технологія, що швидко розвивається
В електричному плані датчики енергії діляться на дві широкі категорії. Перший забезпечує схему кондиціонування потужності з відносно низькою вихідною напругою та імпедансом. Прикладами є термоелектричні генератори (ТЕГ) та сонячні елементи. Потім ланцюг кондиціонування енергії повинен працювати від вхідної напруги порядку декількох десятків або декількох сотень мілівольт (1). Друга категорія датчиків має трохи вищу напругу та опір. Наприклад, п'єзоелектричний датчик зазвичай генерує напругу розімкнутого ланцюга від 5 до 40 В і струм короткого замикання від 10 до 50 мкА (2).
Поряд з технологічними досягненнями енергетичних датчиків важливим каталізатором їх комерційного впровадження є наявність відповідних схем управління живленням. Оскільки енергія навколишнього середовища та рівень енергії датчика можуть бути дуже низькими, система управління енергією повинна мати кілька важливих характеристик, щоб бути ефективною. По-перше, низький струм спокою (активний контур, без навантаження) є ключовим моментом його ефективності збору енергії. Перш ніж надмірна енергія може бути застосована до програми, вихід датчика повинен забезпечувати робочий струм, необхідний схемі управління енергією (3).
По-друге, витяг корисної кількості енергії з цих датчиків залишається проблемою через низький режим роботи. Тому ключовою метою проекту є досягнення високої ефективності перетворення енергії при дуже широкому діапазоні навантажень (4).
По-третє, здатність управляти та зберігати зібрану енергію є настільки ж важливою, як і ефективність перетворення енергії. Це особливо актуально, коли джерело живлення не доступний постійно, або в додатках, де потреби в потужності в середньому відповідають датчику енергії, але мають пікові вимоги до потужності, що перевищують можливості датчика. До них належать, наприклад, віддалені датчики або маяки для відстеження запасів, які зазвичай перебувають у режимі сну з низьким енергоспоживанням, а потім прокидаються для отримання та передачі даних телеметрії, створюючи відносно високий пік споживання. У цьому випадку функції управління потужністю між первинним входом та елементом накопичення енергії або резервуаром є безцінними. Це особливо цікаво вміти користуватися накопичувальні суперконденсатори за їх високу щільність енергії та тривалий заряд (5).
Нарешті, пристрій управління живленням повинен мати можливість забезпечувати стандартні регульовані виходи, які відповідають потребам усіх датчиків, перетворювачів даних, процесорів, радіоприймачів та інших схем, що складають навантаження програми. І, звичайно, добре інтегровані рішення оптимізують технологічність, надійність і продуктивність, одночасно спрощуючи дизайн і прискорюючи розробку.
Завдяки новим схемам управління енергією, розробленим для ефективного взаємодії з датчиками та придатності відновленої енергії, були досягнуті значні досягнення у продуктивності, що призвело до появи продуктів та систем, що забезпечуються економічно вигідною рекуперацією енергії, у великій кількості дуже різноманітні ринки збуту. Визнання та сприятливий прийом цих нових продуктів забезпечать чудові можливості для зростання в 2010 році та пізніше.
Дональд Е. Паулюс, віце-президент та генеральний директор Power Products корпорації Linear Technology