Projekt microMole

Eine Energy Harvesting-Lösung für ein energieunabhängiges Durchflussmesssystem.

microMole – Eine Energy Harvesting-Lösung für die Wasserwirtschaft

Motivation

Die Bedrohung durch synthetische Drogen ist eines der weltweit bedeutendsten aktuellen Drogenprobleme. Seit 1990 wurde die Herstellung von Amphetamin-Typ Stimulants (ATS) aus mehr als 70 Ländern weltweit gemeldet und die Zahl steigt weiter. Das Ziel des Projekts microMole ist es, einen System-Prototyp zur legalen Aufzeichnung, Abfrage und Überwachung von ATS und ATS-Vorläuferlaboratorien in städtischen Gebieten zu entwickeln und zu testen. Das Sensorsystem wird innerhalb des Abwassersystems installiert und verfolgt die mit der ATS-Produktion verbundenen Abfälle.

Kerninhalte und Ziele des EU-Projekts

  • Miniaturisiertes System für Abwasserrohre mit 200 mm Durchmesser
  • Robustes Gehäuse, das für das Abwassersystem geeignet ist
  • Minimierter Stromverbrauch und verlängerte Betriebszeit durch Energy Harvesting
  • Hochspezifische elektrochemische Sensoren
  • Integrierte Mikrotanks für die Lagerung der Proben
  • Sichere GSM- und Funkkommunikation für die Fernüberwachung
  • Analyse von Datenschutz(-recht) und sozialer Akzeptanz wird fortgesetzt

Innovative technische Eigenschaft: Thermoelektrische Energiegewinnung

Ein DC-DC-Wandler wird zum Hochtransformieren der vom thermoelektrischen Generator (TEG) erhaltenen niedrigen Spannungen auf die vom Energiespeicherelement benötigte Spannung ausgelegt. Darüber hinaus ist es notwendig, eine MPPT-Technik (Maximum Power Point Tracking) zu entwickeln, um die maximale Leistung bei jedem Temperaturgefälle zu erhalten. Die umgewandelte elektrische Energie wird zum Laden eines Energiespeicherelements verwendet. Daher wird für das Projekt ein Energiemanagementsystem entwickelt, das die Batterie laden, schützen und überwachen kann.

 

Wesentliche Elemente der Fraunhofer IIS Technologie:

  • Bipolarer kompakter DC-DC-Aufwärtsregler für TEGs mit extrem niedriger Anlaufspannung
  • MPPT-Schaltung (Maximum Power Point Tracking)
  • Energiemanagementsystem

 

Kooperation mit Fraunhofer IZM

Das Fraunhofer IZM ist für das Design des thermischen Wegkonzeptes sowie für die physikalische und elektrische Integration des microMole-Systems verantwortlich.

Besondere Eigenschaften

  • Über 70% Wirkungsgrad des bipolaren ASIC-DC-DC-Aufwärtsregler für TEGs
  • Startspannung von 35 mV für den bipolaren ASIC
  • Perfekte Abstimmung zwischen TEG und Belastung durch MPPT
  • Wärmeenergie in der Kanalisation zur Energiegewinnung
  • Verlängerung der Lebensdauer der Batterie
  • Nutzung von Umweltenergie aus Temperaturdifferenzen zur Stromversorgung
  • Reduzierung des Installations- und Wartungsaufwands

Mögliche Anwendungsfelder

  • Wasser- und Abfallwirtschaft
  • Smart Metering
  • Internet der Dinge (IoT)
  • Smart Factory
  • Smart Building

microMole ist eine gemeinsame Initiative von elf Konsortiumsmitgliedern

  • Technische Universität Warschau (Polen)
  • Central Forensic Laboratory of the Police (Polen)
  • Bundeskriminalamt (Deutschland)
  • Blue Technologies (Polen)
  • CapSenze (Schweden)
  • JGK Tech-Pipeferret (Island)
  • Fraunhofer Gesellschaft (Deutschland)
  • Universität Tilburg (Niederlande)
  • Universität Gent (Belgien)
  • Universität Claude Bernard (Frankreich)
  • Universität der Bundeswehr (Deutschland)