Energie sprokkelen en draadloos voeden

Energy harvesting – energie ‘oogsten’ of ‘sprokkelen’ – is het proces waarbij energie wordt gehaald uit externe bronnen, zoals zonne-energie, thermische energie, windenergie of kinetische energie. Deze energie wordt ingevangen en opgeslagen voor het voeden van kleine, draadloze, autonome toestellen, zoals in ‘wearable’  elektronica of draadloze sensornetwerken. Energie-oogsters leveren slechts een zeer geringe hoeveelheid energie. Maar waar de brandstof voor grootschalige energie-opwekking geld kost (olie, kolen en dergelijke) zijn de bronnen voor oogsters overal gratis op de achtergrond aanwezig. Een voorbeeld is de grote hoeveelheid elektromagnetische energie die overal in stedelijke omgevingen aanwezig is als radio- en televisiesignalen.

Wireless power

Enigszins verwant aan energie harvesting is draadloze energietransmissie ofwel wireless power, de techniek om de energie die in een bron is opgewekt draadloos over te brengen naar elektronische apparatuur. Dat is nuttig in gevallen waar verbindingskabels ongemakkelijk, gevaarlijk of onmogelijk zijn. Rendement is daarbij een belangrijke parameter: van de energie die wordt uitgezonden door de bron moet een zo groot mogelijk deel aankomen bij de ontvanger.

De meest gebruikte vormen van draadloze energietransmissie zijn directe inductie en resonante inductie. Ook overdracht via elektromagnetische straling, bijvoorbeeld in de vorm van microgolven of lasers, en elektrische geleiding via natuurlijke media komen voor deze techniek in aanmerking.

Seminar

Würth Elektronik en Texas Instruments organiseren samen drie gratis seminardagen over ‘energy harvesting’ en ‘wireless power’. Het programma voor de drie dagen is identiek en ziet er als volgt uit:

9.00 u: Aankomst en registratie.

9.15 u: Introductie van Würth Elektronik, de grootste fabrikant van inductieve componenten in Europa.

9.30 u: Introductie van Texas Instruments, ontwerper en fabrikant van halfgeleiders.

9.45 u: Power management for E-harvesting – harness today’s free power for tomorrows energy needs (Texas Instruments).

Tot nu toe was het sprokkelen van energie voor lage vermogens nog niet erg praktisch, omdat er nog geen IC’s met ultralage ruststroom beschikbaar waren. Door de nieuwste ontwikkelingen in de IC-technologie zijn dergelijke kritische componenten momenteel wel algemeen verkrijgbaar. Daardoor kunnen productontwerpers nu profiteren van deze IC’s bij het maken van energie-oogstende systemen, zoals draadloze sensornodes die permanent energie uit de omgeving sprokkelen zodat hun acculading langer in stand wordt gehouden.

Texas Instruments heeft een uitgebreid portfolio aan ultralaagvermogen beheer-IC’s voor energy harvesting. In de presentatie wordt aandacht besteed aan de belangrijkste ontwerpoverwegingen voor een energy harvesting-systeem, inclusief de oogster zelf, het vermogensbeheer-IC en de opslagelementen. Ook worden vermogensbudgetanalyse en de berekening van de energieopslagcapaciteit besproken. Ten slotte passeren een paar populaire toepassingsgebieden de revue en is een demonstratie te zien van een netwerk van draadloze sensornodes.

10.45 u: Pauze.

11.00 u: E-harvesting; efficiency counts (Würth Elektronik).

Würth Elektronik gaat in op de efficiëntie van inductieve componenten binnen een energy harvesting omgeving. Doordat de beschikbare hoeveelheid energie extreem laag is zal elk procent rendement dat kan worden gewonnen door de juiste selectie van componenten, een grote invloed hebben op de prestaties van het totale systeem. In de presentatie wordt dat ook gekeken naar kern- en koperverliezen, selectiecriteria voor gelijkspanningsomzetters en de invloed van schakelfrequenties. Daarnaast wordt een high performance transformator besproken die specifiek voor energy harvesting is ontwikkeld.

12.00 u: Lunch.

13.00 u: Wireless power is for everyone – from concept to reality (Texas Instruments)

Wireless power wordt steeds meer een realiteit: productontwerpers zijn op zoek naar mogelijkheden om de technologie in hun producten op te nemen. Texas instruments heeft een breed scala aan IC’s voor het draadloos laden van accu’s, die kunnen worden gebruikt in een variëteit aan handheld-producten. In de presentatie gaat Texas Instruments in op de huidige stand van de industrie, trends in de markt, de verschillende standaarden voor draadloos laden en populaire TI-componenten voor gebruik in deze technologie. Bovendien zullen toepassingsschema’s worden besproken, evenals de belangrijkste verschillen tussen ‘power supply’ en ‘direct charging’ architecturen. Ook komen kritische ontwerpeisen aan de orde, bijvoorbeeld met betrekking tot de eigenschappen van de spoel, het afstemmen van condensatoren en het detecteren van ‘systeemvreemde’ voorwerpen.

14.00 u: Inductive solutions for wireless power (Würth Elektronik).

Deze presentatie gaat over de toepasbaarheid van wireless power (het gaat niet alleen om het laden van apparaten, vandaar de algemenere term ‘power’). Er zal aandacht worden besteed aan gerealiseerde applicaties. Daarnaast wordt dieper ingegaan op beschikbare inductieve oplossingen vanuit Würth Elektronik en hoe de keuze van de spoelen en de positionering daarvan invloed hebben op het rendement van het systeem. Vanuit een technologiestandpunt wordt gekeken naar de ‘standaardenstrijd’ en wordt ingezoomd op de Qi-standaard.

15.00 u: Pauze.

15.15 u: Vragen en demonstraties.

16.30 u: Afsluiting.

Tijdens het seminar zijn demonstraties te zien van werkende toepassingen met energy harvesting en wireless power.

Drie locaties

Om zoveel mogelijk geïnteresseerden te kunnen bereiken, vinden de seminars plaats op drie locaties, namelijk:

• Op 29 oktober: Hotel Kennedy in Kortrijk, België (voertaal Nederlands/Engels);
• Op 30 oktober: High Tech Campus in Eindhoven, (voertaal Nederlands/Engels);
• Op 31 oktober: Koperen Hoogte in Zwolle, (voertaal Nederlands/Engels).

De seminars beginnen om 9.30 uur en duren tot ongeveer 17.00 uur. De toegang is gratis, inclusief lunch, maar het aantal beschikbare plaatsen is beperkt. Snel reageren wordt dus aanbevolen.

Opgeven kan door het sturen van een e-mail aan cindy.verhofstad-derksen@we-online.com met opgave van naam, bedrijfsnaam, functie, telefoonnummer, e-mailadres en eerste en tweede voorkeur voor een van de drie data en locaties. Een week voor het seminar ontvangen de deelnemers en bevestiging met routebeschrijving.