Projektowanie

Bezprzewodowe czujniki kluczową aplikacją energy harvesting

Zbieranie energii z otoczenia nieodłącznie wiąże się z niskim, zmiennym i nieprzewidywalnym poziomem dostępnej mocy, dlatego też często stosowana jest konstrukcja hybrydowa: poza elementem zbierającym energię stosuje się dodatkowe źródło mocy.

Pozyskiwania energii z otoczenia

W ostatnich latach nasz sposób postępowania stawał się coraz bardziej przyjazny dla planety. Koncepcja pozyskiwania energii ze środowiska nie jest nowa - istnieje od ponad dziesięciu lat - jednak wdrażanie systemów zasilanych energią otoczenia w środowisku rzeczywistym jest uciążliwe, złożone i kosztowne. Niemniej jednak coraz częstsze przykłady rynków, na których z powodzeniem zaimplementowano pozyskiwanie energii z otoczenia, obejmują infrastrukturę transportową, bezprzewodowe urządzenia medyczne, wykrywanie ciśnienia w oponach i automatyzację budynków. W szczególności, w przypadku takich urządzeń krańcowych systemów automatyki budynkowej jak czujniki obecności, termostaty, a nawet włączniki światła, często eliminuje się okablowanie zasilające lub sterujące, zastępując je systemami pozyskiwania energii.

Warunkiem wstępnym przy projektowaniu mających oszczędzać energię inteligentnych budynków komercyjnych i mieszkalnych, jest to, aby konstrukcje te nie korzystały w dużym stopniu z tradycyjnych źródeł energii, wykorzystujących paliwa kopalne.

W szczególności w przypadku budynków komercyjnych, ich inteligentne rozwiązania nabierają znaczenia dla przyszłych użytkowników, ponieważ użytkowanie zoptymalizowanego pod względem energetycznym budynku pomaga obniżyć koszty energii, zapewniając jednocześnie produktywne środowisko dla pracowników. Stworzenie inteligentnego budynku obwarowane jest kilkoma warunkami: przykładowo takie budynki wymagają infrastruktury, zapewniającej niezbędne sprzężenie zwrotne przebiegu informacji, umożliwiające wydajne działanie systemów ogrzewania i chłodzenia, sterowanie oświetleniem i efektywne wykorzystanie przestrzeni. Najprawdopodobniej będzie to wymagało wykorzystania rozwiązań Internetu Rzeczy (IoT) jako kanału monitorowania i kontrolowania środowiska oraz, w celu skutecznego zarządzania i kontroli, zwiększy ich zależność od alternatywnych źródeł zasilania

Trendy IoT w projektowaniu inteligentnych budynków

Inteligentne budynki będą stale wpływać na sposób, w jaki ludzie wykonują swoje codzienne czynności. Ponadto, poprzez oszczędność energii, inteligentne budynki pomogą zmniejszyć koszty. Już obecnie obserwuje się trendy w IoT, będące odpowiedzią na nadchodzące zmiany, czego dobrym przykładem jest to, w jaki sposób konserwacja predykcyjna wykorzystuje czujniki IoT czy inne urządzenia do uzyskania informacji o stanie budynku i jego instalacji. Uzyskana informacja zwrotna umożliwia zaplanowanie wszelkich niezbędnych prac konserwacyjnych w sposób terminowy i skuteczny. Nieprzewidziane problemy, które często zakłócają harmonogram zaplanowanych konserwacji, najczęściej można rozwiązać stosując techniki konserwacji predykcyjnej.

Innych przykładem jest jakość powietrza, która może mieć negatywny wpływ na wydajność pracowników. Badania wykazały, że pracownicy wykonują swoje obowiązki o 10% wydajniej, gdy pracują w budynkach, gdzie powietrze jest wysokiej jakości. Ponownie, urządzenia IoT skonfigurowane w sieci mesh mogą być używane do pomiaru i sprawdzania jakości powietrza, czy też monitoringu poziomu dwutlenku węgla. Urządzenia te są umiejscowiane we wszystkich obszarach infrastruktury budynku, umożliwiając w ten sposób utrzymanie odpowiedniego środowiska i zdrowia wszystkich znajdujących się w nim osób. 

Kolejnym rodzącym się trendem jest wykorzystanie w inteligentnych budynkach aplikacji obsługiwanych przez IoT. Dobrym tego przykładem jest zastosowanie obrazowania termicznego, umożliwiającego kontrolę temperatury sprzętu. Przekroczenie zakresu temperatury operacyjnej można łatwo wykryć, umożliwiając w ten sposób interwencję, zanim sprzęt zacznie pracować wadliwie. 

IoT zmieni też sposób, w jaki zarządcy obiektów komercyjnych mogą mierzyć i gromadzić dane w trudno dostępnych obszarach. Zainstalowanie czujników w różnych częściach budynku pozwoli śledzić wszystkie informacje, do których nigdy wcześniej nie mieli dostępu. Korzystając z połączonych ze sobą systemów IoT, zarządcy obiektów będą teraz mieli dostęp do wszystkich istotnych informacji.

Ponadto IoT umożliwia projektowanie budynków, w których dzięki odpowiedzialnemu wykorzystaniu zasobów, nie będzie występował problem niedostatecznego zasilania w energię. Co więcej, inteligentnymi systemami zarządzania budynkiem można sterować zdalnie z dowolnego miejsca, umożliwiając zastąpienie przestarzałego, ciężkiego sprzętu czujnikami, które można kontrolować za pomocą takich wielkości jak drgania i wahania temperatury. Oczywiście oszczędza to dużo energii i pieniędzy, jednocześnie zmniejszając koszty utrzymania.

Wreszcie jednym z najważniejszych wpływów, jakie IoT może wywrzeć na konstrukcję budynków, jest poprawa ich efektywności energetycznej. Sieci czujników dostarczają informacje, które pomagają zarządcom skuteczniej kontrolować ich aktywa, jednocześnie zmniejszając ilość szkodliwych emisji do środowiska. Przykładowo mogą to być:

- czujniki do kontroli temperatury

- siłowniki do sterowania HVAC

- złożone aplikacje zapewniające pełną automatyzację energetyczną budynku

- uwzględnianie prognoz pogody w celu zaoszczędzenia kosztów energii w czasie rzeczywistym. 

Strona: 1/3
Następna