Energy Harvesting

Leistungsportfolio

 

 

Im Bereich Energy Harvesting entwickeln und untersuchen wir Technologien und Systemen zur Nutzung von Energie aus der Umgebung, um kleine elektronische Verbraucher zu versorgen.

Unser Leistungsportfolio

  • Spannungswandler für Anpassung von Energiewandler, Speichern und Verbrauchern
  • Powermanagement-Systeme
  • Energie-autarke Sensor- und Kommunikationssysteme
  • Kundenspezifische Neu- und Anpassungsentwicklung von Hardware und Software
  • Technologie und Machbarkeitsstudien

 

 

Unser Angebot

Im Bereich Energy Harvesting bieten wir aktuell folgende Systeme zur Realisierung von Energieversorgungen an:

Integrierte Energieversorgung mit BlueTEG

Low-energy Sensor mit thermoelektrischer Energieversorgung
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Low-energy Sensor mit thermoelektrischer Energieversorgung

Das Sensormodul BlueTEG vom Fraunhofer IIS hat eine integrierte Energievorsorgung und kommunziert über eine Bluetooth Low Energy Funkverbindung. Die Technologie BlueTEG nutzt die Temperaturdifferenz zwischen einer Wärmequelle und Umgebung, um daraus elektrische Energie zur Versorgung der Elektronik zu gewinnen. Es gewinnt seine Energie vollständig über kommerziell verfügbare Thermogeneratoren und einem speziellen Spannungswandler des Fraunhofer IIS. Die Sensordaten: Temperatur und Beschleunigung werden per BT übertragen. Typische Anwendungsgebiete sind drahtlose Sensoren zur Betriebs- und Strukturüberwachung, zur Gebäudeautomation und sowie Wearables.

Pressemitteilung

Video zum BlueTEG Sensorarmband

DC-DC Wandler ASIC für Thermogeneratoren

DC-DC Wandler ASIC für Thermogeneratoren
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

DC-DC Wandler ASIC für Thermogeneratoren

Durch unseren hocheffizienten Spannungswandler kann schon die kleinste Menge an Energie aus der Umgebung effizient genutzt werden. Er arbeitet mit einer minimalen Eingangsspannung und wandelt diese in eine höhere Ausgangsspannung um. Dadurch können z. B. thermoelektrisch versorgte Funksensoren mit Energie aus einer Temperaturdifferenz betrieben werden und kommen so ohne lästigen Batteriewechsel oder aufwendige Verkabelung aus.

Datenblatt

Maximum Power Point Tracker

Maximum Power Point Tracker
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

Maximum Power Point Tracker

Der Maximum Power Point Tracker sorgt für eine optimale Anpassung zwischen Energiewandler wie Thermogenerator oder Solarzellen und Energiespeicher. Dieses System garantiert damit eine maximale Energieausbeute bei minimalem Eigenenergieverbrauch.

AC-DC Wandler für Piezo-Generatoren

AC-DC Wandler ASIC für Piezo-Generatoren
© Foto Fraunhofer IIS/Kurt Fuchs

AC-DC Wandler ASIC für Piezo-Generatoren

Piezo-elektrische Generatoren erzeugen eine Wechselspannung. Um diese für den Betrieb einer Schaltung nutzen zu können, übersetzt unser hocheffizienter AC-DC Konverter diese in eine Gleichspannung. Durch seine spezielle Architektur ermöglicht er eine maximale Leistungsausbeute und arbeitet mit minimalen Eingangsströmen.

Flyer zum AC-DC Wandler ASIC

AC-DC Wandler für elektrodynamische Generatoren

AC-DC Wandler
© Foto Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

AC-DC Wandler

Um elektrische Energie aus kinetischer Energie zu gewinnen, können neben den  Piezo-Elementen auch elektrodynamische Wandler eingesetzt werden. Wir entwickeln derzeit einen Wandler, der aus leichten Stoß- und Schüttelbewegungen, zum Beispiel an Fahrzeugen, Motoren oder Maschinen, nutzbaren Strom erzeugt.

DAEDALUS - Modulare, energieautarke Trackingsysteme

DAEDALUS - ein modulares, adaptierbares Trackingsystem
© Foto Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

DAEDALUS - ein modulares, adaptierbares Trackingsystem

Ziel des Projekts »DAEDALUS« ist es daher, eine Lösung zu schaffen, welches die Vorteile von satellitenbasierten und RFID-Lösungen kombiniert, um dadurch die jeweiligen Nachteile zu kompensieren. Neben der reinen Positionsbestimmung und Übermittlung können zusätzlich durch Sensoren ermittelte Informationen des Objekts übertragen werden. Typische Parameter wären beispielsweise die Kühltemperatur eines Lebensmitteltransports, der Pulswert eines Patienten oder der Schließzustand eines Gefahrguttransports.

Flyer zu DAEDALUS

Weitere Informationen zum Projekt DAEDALUS

Datenlogger

© Foto Fraunhofer IIS / Kurt Fuchs

Datenlogger zur Charakterisierung des Energiepotenzials von Vibrationen, Solarzellen und Thermogeneratoren

Der Datenlogger misst und charakterisiert das Energiepotenzial von Vibrationen, Solarzellen und Thermogeneratoren in verschiedenen Einsatzszenarien wie zum Beispiel dem Gütertransport. Damit liefert er eine Antwort auf die Frage, ob die Quelle für ein Energy Harvesting System geeignet ist. Die gewonnenen Daten des Messsystems ermöglichen es dann, den Energiewandler optimal auf die spätere Anwendung abzustimmen. Der Datenlogger ist bereits mehrfach erfolgreich als Prototyp eingesetzt worden.

Flyer zum Datenloger

Energy Harvesting bei Durchflussmessungen

Ovalradzähler mit elektrodynamischem Generator

Ovalradzähler mit elektrodynamischem Generator

Forschern am Fraunhofer IIS ist es nun gelungen, Strom auch aus Volumenströmen mit sogenannten Ovalradzählern zu erzeugen. Mit einer geeigneten Anordnung von Magneten an den Zahnrädern und fest installierten Spulen am Gehäuse des Ovalradzählers kann allein aus der Drehbewegung ausreichend elektrische Energie gewonnen werden. Damit kann ohne weitere Batterien ein Funkmodul versorgt und die Messdaten drahtlos übertragen werden. Mit Energy Harvesting ist es nun möglich, solche Messsysteme an bislang unzugänglichen Stellen wirtschaftlich einzusetzen mit einer wartungsfreien Energieversorgung – ein Leben lang.

Weitere Informationen

Flyer zu Ovalradzähler

Pressemitteilung

Unsere Projekte im Energy Harvesting

microMole

Projektziel ist ein autonomes Kontrollsystem zu entwickeln, das mit höchster Empfindlichkeit und Selektivität geringste Mengen bestimmter chemischer Substanzen in Abwässern erkennt.

Eine zentrale Anforderung an ein autonom arbeitendes Sensorsystem ist ein äußerst geringer Energieverbrauch. Für die Energieversorgung dieses Sensorsystems hat das Fraunhofer IIS einen optimierten thermoelektrischen Generator entwickelt.

EnSO

Das EU-Projekt Energy for Smart Objects (EnSO) liefert neuartige Mikroenergiequellen für die europäische Industrie. Es zielt auf ein breites Spektrum innovativer elektronischer Objekte ab, die autonom, intelligent, vernetzt, sicher, vertrauenswürdig usw. sein werden.

Um dieses Ziel zu erreichen, deckt das Projekt eine große Bandbreite an einzigartigen Entwicklungen ab: modernste Mikrobatterien, verschiedene Generationen von Energy Harvesting Systemen, Batterie- und Powermanagementelektronik und intelligente Integration dieser Bausteine, um einen adäquaten Formfaktor zu erreichen.

LZE

Das Leistungszentrum Elektroniksysteme (LZE) ist eine gemeinsame Initiative der Fraunhofer-Gesellschaft, ihrer Institute IIS und IISB und der Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), zusammen mit weiteren außeruniversitären Forschungseinrichtungen sowie assoziierten Partnern aus der Industrie.

Energieeffizienz ist im Kontext von stromnetzunabhängigen Systemen die aktuell wichtigste Herausforderung in der Elektrotechnik. Aus diesem Grund forscht das Fraunhofer IIS an neuartigen Möglichkeiten einer autarken Energieversorgung.

Handbook of Energy Harvesting Power Supplies and Applications

Dr. Peter Spies, Markus Pollak und Dr. Loreto Mateu; ISBN-13: 978-9814241861
Verlag: Pan Stanford Publishing Pte Ltd

"This is an ideal book for those wanting to learn more about wireless energy harvesting in general. Its main focus is on power supply design for energy harvesting applications of wireless sensors. It contains a wealth of information that can be used to design energy harvesting circuits and to create ideas for new circuit topologies." -IEEE Electrical Insulation Magazine