Batterijloos Internet of Things

Het Internet- of-Things (IoT) heeft de afgelopen jaren een enorme vlucht genomen. Met miljarden verbonden apparaten wereldwijd, verandert het de manier waarop we communiceren, werken, en leven. Echter, de afhankelijkheid van batterijen voor de werking van IoT-apparaten brengt aanzienlijke nadelen met zich mee. In dit artikel bespreken we de opkomst van batterijloze IoT, met specifieke aandacht voor twee toepassingen die laten zien hoe deze technologie de IoT-wereld kan transformeren.

Batterijen vormen een enorme milieubelasting. Ze hebben een beperkte levensduur, moeten regelmatig vervangen of opgeladen worden, en weggegooid. Bovendien kan de noodzaak van frequente batterijvervanging of het opladen de kosten en complexiteit van IoT-implementaties verhogen, vooral in grootschalige toepassingen.

De oplossing voor deze problemen komt in de vorm van batterijloze IoT-apparaten. Door energie te oogsten uit de omgeving, zoals van zonne-energie, thermische energie of vibraties, kunnen deze apparaten volledig autonoom werken, dus zonder noodzaak van batterijen.

De technologie achter batterijloze IoT

De kern van batterijloze IoT-technologie ligt in energieoogsttechnieken. Energieoogsten is het opvangen van kleine hoeveelheden energie uit de omgeving. Er zijn verschillende technologieën voor energieoogsten, waaronder:

Zonne-energie Zonnecellen kunnen licht omzetten in elektriciteit. Hoewel dit niet nieuw is, zijn er recentelijk aanzienlijke verbeteringen geweest in de efficiëntie van zonnecellen (vooral in die voor gebruik binnenshuis), wat ze aantrekkelijker maakt voor IoT-toepassingen. Het aantal variaties in uitvoering (glas, folie, transparantie) en materialen (silicium, organisch) is ook flink toegenomen.
Thermo-elektrische energie Deze technologie maakt gebruik van temperatuurverschillen om elektriciteit op te wekken via het Seebeck effect. Dit kan gebruikt worden in industriële omgevingen waar temperatuurverschillen aanwezig zijn, zoals verwarmingsinstallaties.
Kinetische energie Bewegingsenergie kan worden omgezet in elektriciteit door middel van piëzo-elektrische materialen of magneetjes die binnen een spoel bewegen. Deze aanpak is geschikt voor IoT-apparaten die in machines of voertuigen worden geplaatst. Lichtschakelaars op basis van dit idee zijn al jaren in gebruik.
Radiofrequentie (RF) energie Uit omgevings-radiosignalen, zoals die afkomstig zijn van Wi-Fi-routers of mobiele netwerken, kan energie worden geoogst. Ook kunnen IoT-apparaten met speciale zenders worden aangestraald om zo energie toegestuurd te krijgen.
Plant energie Er kan ook energie onttrokken worden uit de chemische processen die in de grond plaatsvinden (plant-e uit Wageningen).

De geoogste energie kan worden opgeslagen in supercondensatoren of in hybride supercondensatoren (Small Lithium Batteries, Solid State Lithium batterijen en Lithium Keramische Batterjjen die, in tegenstelling tot gewone Lithium-Ion batterijen, tienduizenden op- en ontlaadcycli mee kunnen en niet kunnen exploderen of ontbranden).

Lees meer in het Applications Unleashed rapport.