EnOcean nutzt Wärme beim Energy Harvesting

(13.11.2010) Mit dem neuen DC/DC-Wandler ECT 310 können batterielose EnOcean-Funkmodule jetzt auch Wärme als Stromquelle nutzen. Dabei wird Wärme - zum Beispiel an warmen Maschinenteilen, am Heizkörper oder am menschlichen Körper - in elektrischen Strom umgesetzt. Neben Bewegung und Licht erschließt EnOcean damit die dritte Energiequelle für seine batterielosen Funkmodule. Das ECT 310 dient als Schnittstelle zwischen thermoelektrischen Wandlern und EnOcean-Modulen: dem universell einsetzbaren bidirektionalen Sensormodul STM 300 und dem neuen Plug&Play-Modul STM 312.

Mit der Nutzung von Wärme als Energielieferant eröffnen sich viele weitere Anwendungsmöglichkeiten für die batterielose Funktechnologie, sowohl in der Gebäude- und Industrieautomation als auch in der Medizin. So lassen sich dadurch beispielsweise Heizkostenverteiler, Temperatursensoren, Steuerungstechnik oder auch Sensoren zur präventiven Diagnose überall dort kabellos einsetzen, wo Wärme vorhanden ist.

Schnittstelle unter Spannung

Der ECT 310 ist ein so genannter Ultra-Low-Voltage DC/DC-Wandler, der eine niedrige Eingangsspannung ab 20 mV (Millivolt) in von konventioneller Elektronik nutzbare Ausgangsspannung von 3 bis 4 Volt umwandelt. Die so gewonnene Energie kann EnOcean-Funkmodule mit Strom versorgen. Um einen möglichst großen Systemwirkungsgrad zu erzielen, ist die Ausgangsspannung des ECT 310 nur grob reguliert. Dank seiner Plug&Play-Eigenschaften ermöglicht der ECT 310 in Kombination mit einem thermoelektrischen Wandler sowie den Energy Harvesting-Funkmodulen STM 300 oder STM 312 die einfache Umsetzung von batterielosen Sensoren oder Aktoren, die allein über Wärme betrieben werden.

Verschiedene Kombinationsmöglichkeiten

Das bidirektionale STM 300 ist Teil der Dolphin-Plattform von EnOcean und kann Funksignale sowohl senden als auch empfangen. Das Modul verfügt über ein universelles Energy Harvesting-Interface und kann mit einem Kurzzeit-Energiespeicher oder wahlweise auch mit einem zusätzlichen Langzeit-Energiespeicher ausgestattet werden. Durch diese Flexibilität in der Energiespeicherung lassen sich in Verbindung mit dem neuen Wandler ECT 310 zahlreiche verschiedene wärmebetriebene batterielose Funksensoren und -aktoren realisieren, die auch in Umgebungen mit schwankenden Temperaturen zuverlässig funktionieren sollen.

Ist genug Wärme vorhanden, reicht ein kleiner Energiespeicher, um das Modul ausreichend mit Strom zu versorgen. Herrschen dagegen zeitweise zu wenige Temperaturunterschiede, überbrückt der größere Speicher diese Periode. Die Steuerung der Speicher erfolgt dabei automatisiert über einen digitalen Ausgang vom STM 300-Modul. Diese Kombination eignet sich besonders für temperaturversorgte bidirektionale Sensoren und Aktoren - beispielsweise Anlagensensoren, die Rückdaten oder Steuerparameter von einer Zentrale benötigen, oder Aktoren zur Steuerung der Wärmeverteilung.

Im Gegensatz zum STM 300 verfügt das Funksensormodul STM 312 bereits über zwei integrierte Energiespeicher, eine vorinstallierte Antenne und einen Stecker zum Anschluss eines Sensorelements. Gerätehersteller können dadurch den ECT 310 und das Thermoelement direkt auf das STM 312 anlöten, was besonders kompakte Bauweisen bei geringem Entwicklungsaufwand ermöglicht. Deshalb eignet sich diese Kombination sehr gut für Sensoren, die in dunklen Bereichen angebracht werden - wie etwa Anlegefühler in abgehängten Decken oder in Kellerräumen. Beide STM-Module sind sowohl in 868 MHz als auch in 315 MHz verfügbar und so weltweit einsetzbar.

"Temperaturunterschiede gibt es in zahlreichen Umgebungen: in der Produktion und Fertigung, in beheizten oder klimatisierten Gebäuden, durch Sonneneinstrahlung, an Motoren oder sogar am Menschen selbst. Damit ist Wärme die ideale zusätzliche Energiequelle für unsere batterielosen Funkmodule", sagt Armin Anders, Leiter Produktmanagement und Mitgründer von EnOcean. "Mit dem ECT 310 lassen sich unsere kabellosen Funklösungen überall dort einsetzen, wo ein Temperaturunterschied zumindest zeitweise von wenigstens 2 Grad Celsius vorhanden ist. Dadurch versprechen wir uns eine noch rasantere Weiterentwicklung auf dem Gebiet der energieeffizienten Automation und der batterielosen Funksensorik."

Weitere Informationen zur batterielosen Funktechnologie können per E-Mail an EnOcean angefordert werden.