Inteligentne budynki stają się jeszcze inteligentniejsze dzięki czujnikom zbierającym energię
Budynki odpowiadają za około 40 % zużycia energii w UE. Uszkodzone, nieprawidłowo funkcjonujące lub nieefektywne instalacje budowlane powodują marnotrawstwo zasobów oraz poważne straty, jeśli błędy pozostają niewykryte przez długi czas. Można je ograniczyć dzięki inteligentnym systemom monitoringu wyposażonym w czujniki, które mierzą zużycie energii, wilgotność i inne parametry środowiska wewnętrznego. Jednakże czujniki są zazwyczaj zasilane przez baterie, które cechują się ograniczoną żywotnością i są źródłem zanieczyszczeń po zakończeniu użytkowania. W ramach finansowanego przez UE projektu RePower opracowano opatentowany system, który umożliwia czujnikom czerpanie małych ilości energii z instalacji elektrycznej budynku, co eliminuje potrzebę stosowania baterii. „Jeśli budynki się nie psują i możemy dłużej z nich korzystać w sposób produktywny, jest to korzystne dla środowiska i gospodarki”, mówi dr Bo Eskerod Madsen, dyrektor generalny duńskiej firmy ReMoni(odnośnik otworzy się w nowym oknie), która kierowała projektem. Urządzenia do pozyskiwania energii RePower, zawierające czujniki, antenę i mikroprocesory, są mocowane do istniejących przewodów. „Większość kabli ma w środku żyły, a urządzenie pobiera energię z napięcia, które cały czas przechodzi przez kabel”, wyjaśnia dr Madsen. „Nasze urządzenia nie czerpią energii z prądu elektrycznego, ponieważ zdarzają się sytuacje, w których prąd jest zerowy, a czujniki muszą nadal działać. „Ilość energii, jaką można pobierać z kabla, jest bardzo mała i musi być wystarczająca do obsługi elektroniki sterującej urządzeniami pozyskiwania energii i czujnikami”, dodaje. Po zainstalowaniu system dwukierunkowy wysyła dane bezprzewodowo z czujników do chmury, a chmura steruje czujnikami. System analizuje dane i informuje, czy coś należy skorygować lub naprawić. „Urządzenia komunikują się same ze sobą, aby budynek działał lepiej jako element internetu rzeczy”, wyjaśnia dr Madsen. Bardzo małe ilości energii Największe wyzwanie, przed jakim stanęli badacze, miało charakter techniczny. „Konieczna była daleko posunięta optymalizacja instrumentów. Standardowe podzespoły elektroniczne komponentów zużywają po prostu więcej energii, niż może dostarczyć urządzenie pozyskiwania energii”, mówi dr Madsen. W trakcie realizacji projektu zużycie energii przez urządzenia zostało zmniejszone z 10 mikroamperów (milionowych części ampera) do około 40 nanoamperów (miliardowych części ampera). „Poprawiliśmy więc wydajność obwodów wewnętrznych o około 250 razy, co było niezwykle trudne”, dodaje. „Możliwość obsługiwania elektroniki przy tak małej ilości energii to naprawdę duże osiągnięcie. A przecież musi być ona wytrzymała i stabilna w różnych konfiguracjach”, mówi, dodając, że prototyp wymagał przeprowadzenia licznych testów laboratoryjnych na wielu typach kabli i instalacji o różnych częstotliwościach i napięciach. Inteligentny system Każde urządzenie RePower o wielkości 15 cm (wynika ona z aktualnej technologii anten) zawiera szereg różnych czujników. Antena umożliwia pracę w budynkach o wielu betonowych ścianach i obszarach o słabym zasięgu sieci bezprzewodowej. Inteligentny system samodzielnego uczenia optymalizuje przepływ danych z poszczególnych czujników. „Dane są dostarczane powoli, ponieważ nie można wygenerować wystarczającej ilości energii, aby przenieść wszystkie dane do chmury”, mówi dr Madsen. System analizuje dane i jeśli wykryje potencjalny błąd, „nakazuje” przesłanie dodatkowych danych z określonych czujników. „Czujniki te będą wysyłać specjalne dane, powiedzmy przez godzinę, a następnie powrócą do trybu niskiego użycia energii bez przeciążania sieci bezprzewodowej (przepustowości)”, mówi. System został już sprzedany w Europie oraz w Singapurze. „Klienci oczekują kompleksowej obsługi. Kupują naszą platformę z czujnikami, alarmami i interfejsami, a następnie łączą ją z własnymi usługami i interfejsami użytkownika”, mówi dr Madsen.
