Energian kerääminen

In English

Energian kerääminen (Energy harvesting) on ympäristön energian muuntamista sähköksi pienten sähkölaitteiden ja elektroniikan sähkön kulutukseen. Tällaista muunnettavaa energiaa tuottavat mm. tärinä, valo, lämpö, paine ja ihmiskeho.

Energian kerääminen on kätevää, kustannuksia vähentävää, turvallista, monikäyttöistä, ympäristöystävällistä. Se mahdollistaa laitteiden langattomuutta ja on eduksi kolmannessa maailmassa, jossa sähköä ei ole kaikkialla ja välimatkat ovat pitkiä.

Käyttö

Kerättyä energiaa voi käyttää kännyköihin, e-kirjoihin, kannettaviin tietokoneisiin, WSN (Wireless Sensor Networks), armeijan välineisiin, lääketieteeseen, terveydenhuoltoon ja kuluttaja hyödykkeisiin. Käyttö- ja keräystapoja ovat sähködynaamiikka (electrodynamic), aurinkosähkö (photovoltaic), lämpösähkö (thermoelectric) ja pietsosähkö (piezoelectric).

Sähködynamiikka - energia kerätään painonapin liikkeistä, painaminen, kääntäminen ja tärinä. Aurinkosähköä saa esim. aurinkokennoista. Lämpösähkö lämpötilan muutoksesta. Suosituimmat muodot ovat aurinkosähkö ja sähködynaamikka.

Teknologia	Tehokkuus %	Potentiaalinen tehokkuus %
Aurinkosähkö	5-41	50
Sähködynamiikka	30-40	50
Pietsosähkö	60	90
Lämpösähkö	<10	20

Taulukko 1. Energian keräämiseen käytettävät teknologiat ja tehokkuudet

Varastointi

Energia käytetään suoraan, energia varastoidaan akkuun tai kondensaattoriin. Akut kestävät harvoin 20 vuotta käytössä, mutta energian kerääjät ovat yleensä pitkäikäisiä. Tällöin akun käyttö on huono ratkaisu ja kannattaakin käyttää superkondensaattoria (supercapacitor).

Sovellus	Teknologia	Varasto
Polkupyörän dynamo	Sähködynamiikka	Ei mitään tai kondensaattori
Satelliitti	Aurinkosähkö	Akku
Laskin	Aurinkosähkö	Ei mitään tai akku
Rannekello	Sähködynamiikka, aurinkosähkö	Akku tai kondensaattori
Tiekalusto	Aurinkosähkö, tuuli	Akku
Rakennusten kontrollit	Pietsosähkö, aurinkosähkö	Ei mitään tai patteri
Moottorien anturit	Sähködynamiikka (tärinä)	Superkondensaattori (supercapacitor)

Taulukko 2. Teknologiat, esimerkkejä käyttötarkoituksesta ja varastoinnista.

Polkupyörän valon dynamoon saadaan energiaa sähködynaamisesti, jolloin energiaa ei varastoida tai se voidaan varastoida kondensaattoriin. Satelliitit saavat energiaa aurinkosähköstä, energia varastoidaan akkuun. Aurinkokennolla varustetut laskimet saavat energiaa aurinkosähköstä, energia käytetään suoraan tai varastoidaan akkuun. Tieliikenteen varusteet(elektroniset liikennemerkit ) saavat energiansa aurinkosähköstä ja tuulesta, varastoidaan akkuun.

Muita vaihtoehtoja energian keräämiseen

Capacitive ie electrostatic. Needs electric
bias eg electret material
Mikrobiaalinen polttokenno Microbial fuel cells harvesting dirt, vegetation
etc
Biobatteries harvesting human fluids etc
Nantennas harvesting light and IR
But rectification a problem
Magnetostrictive
Induction coils harvesting ambient radio waves