Energian kerääminen
Energian kerääminen tai Energian keruu (engl. energy harvesting) tarkoittaa ympäristön vähäisten energiapotentiaalien hyödyntämistä pienten sähkölaitteiden ja elektroniikan kulutustarpeeseen. Tällaisia sähköksi muunnettavia pieniä energia lähteitä ovat muun muassa tärinä, valo, lämpö, paine ja ihmiskeho. Energian keräämisellä saadaan aikaan langattomia laitteita, jotka eivät välttämättä tarvitse lisäenergiaa. Ympäristöystävällinen energian kerääminen säästää kustannuksissa ja on monikäyttöistä, kätevää ja turvallista. Hyvin käyttökelpoinen se on alueilla, joissa sähköä ei ole saatavissa ja välimatkat ovat pitkiä.[1] Energian varastoimisen ja MEMS-tekniikan kehittyminen sekä elektronisten sähkölaitteiden virrankulutuksen pieneminen on tehnyt energian keräämisestä taloudellisesti kannattavampaa. Kerätty sähkö voidaan varastoidaan akkuun, kondensaattoriin tai superkondensaattoriin, jolloin elektroninen laite toimii myös silloin, kun energiaa ei kerätä. Energian keruu tekniikan markkinoiden kooksi vuonna 2012 arvioitiin 0,7 miljardia dollaria, mutta sen ennustetaan kasvavan nopeasti.[2]
Energian keruun kehitys muokkaa
Ajatus energian keräämisestä esimerkiksi ihmisen liikkeistä on toteutettu aikaisemmin mekaanisesti rannekelloissa, jotka vetävät automaattisesti käyttövoimajousensa käyttäjänsä käden liikkeiden voimalla. Toinen energiansa ympäristöstä saava laite on radiona käytetty kidekone, joka saa energiansa radioaalloista. Myös aurinkokennolla toimiva taskulaskin kuuluu tähän joukkoon.
Matkapuhelimien ominaisuuksien kasvattaminen älypuhelimiksi lisäsi energian kulutusta, mutta akkuvalmistajat eivät pystyneet auttamaan tässä ongelmassa. Puolijohteiden valmistajat sen sijaan kehittivät lukuisia tekniikoita energian säästämiseen. Transistorien pieneneminen mikropiirillä nosti tehoa ja laski energian tarvetta.[3] Toisaalta tiheästi pakattujen sirujen lämmön johtuvuuden ongelma nosti sirujen sisäiset lämpötilat toiminnan kannalta vaarallisen korkeiksi.lähde? Sirujen tehonkulutuksen väheneminen on mahdollistanut langattomia anturiverkkoja ja uusia sovelluksia, joissa laite saa virtansa energian keruun avulla.[2]
Energian keräämisessä hyödynnettyjä tekniikoita muokkaa
- Sähkömagnetismia hyödynnetään liikkeen muuttamisessa sähköksi. Tällaisessa laitteessa pieni magneetti liikkuu sähkökentässä sähkön muodostamiseksi esimerkiksi tärinän tai ihmisen liikkeen voimalla. Esimerkkinä on ravistelemalla toimimaan alkava taskulamppu.
- Valosähköinen ilmiö, jota hyödynnetään aurinkokennoissa. Esimerkkinä ovat aurinkokennolla toimivat puutarhavalot.
- Lämpösähköinen ilmiö, jonka avulla saadaan sähköä lämpötilaerosta. Lämpösähköisiä generaattoreita hyödynnetään esimerkiksi vesikiertoisen patteriverkoston ohjauksessa, jolloin etuna mekaaniseen termostaattiin verrattuna on mahdollisuus langattomaan kommunikointiin koko talon lämmönohjausyksikön kanssa.
- Pietsosähköinen ilmiö, jossa materiaalin muodonmuutoksesta saadaan aikaan sähkövirtaa.
- Sähkömagneettinen säteily, jota voidaan hyödyntää antenneilla.
- Sähkökemiallinen galvaaninen kenno, jossa käänteisellä elektrolyysillä saadaan tuotettua sähköä. Esimerkkinä makean ja suolaisen veden välinen jännite.
- Verensokeristakin on saatavissa entsyymien avulla tapahtuvasta glukoosin hajoamisprosessista sähköä.
- Tribosähköinen ilmiö, jossa toisiinsa kosketuksissa olevan kahden materiaalin keskinäisestä liikkeestä syntyy sähköinen varaus, joka usein todetaan staattisena sähkövarauksena.
Asiasta muualla muokkaa
Lähteet muokkaa
- ↑ https://wiki.metropolia.fi/pages/viewpage.action?pageId=18519067 Metropolia ePropulsion sivu
- ↑ a b John Donovan: Energiankeruu uusille alueille Elektroniikkalehti. 7.2.2014. Viitattu 25.11.2017.
- ↑ Rupert Goodwins: Please, no Moore: 'Law' that defined how chips have been made for decades has run itself into a cul-de-sac theregister.com. 5.8.2021. Viitattu 24.9.2021.