Bezprzewodowe przesyłanie energii w aplikacjach przemysłowego IoT

| Gospodarka Zasilanie

Internet Rzeczy już dawno temu był wykorzystywany na dużą skalę w zastosowaniach przemysłowych. Obecnie jest niemal nieodłączną częścią każdego sektora, od energetycznego przez samochodowy, aż do wydobywczego. Rozwiązania IoT projektowane na tak dużą skalę nie należą do najtańszych, a 60% ich całkowitego kosztu stanowi okablowanie.

Bezprzewodowe przesyłanie energii w aplikacjach przemysłowego IoT

Okablowanie (do przesyłania danych i zasilania) systemów IoT generuje olbrzymie koszty w niemal każdym rozbudowanym rozwiązaniu, takim jak chociażby inteligentne miasta, inteligentne sieci energetyczne czy właśnie instalacje przemysłowe (aplikacje klasy IIoT). Olbrzymie koszty instalacji i eksploatacji hamują rozwój rynku. Bezprzewodowe przesyłanie danych z powodzeniem eliminuje potrzebę budowania części infrastruktury, ale zasilanie w dalszym ciągu wymaga okablowania - uwolnienie się od kabli przy dostarczaniu energii wciąż leży w powijakach.

Jak zasilać bezprzewodowo?

Bezprzewodowe dostarczanie energii można podzielić na dwie kategorie - bliskiego i dalekiego pola (near field, far field). Pierwsza metoda jest już w powszechnym użyciu w produktach konsumenckich, głównie w postaci indukcyjnych ładowarek do sprzętu elektronicznego. Niestety, dobre parametry zapewnione są tylko na małym dystansie, co niemal wyklucza jej zastosowanie w instalacjach rozproszonych.

Technologia dalekiego pola, nazywana również power beaming, wykorzystuje promieniowanie elektromagnetyczne, takie jak mikrofale czy promienie laserowe do przesyłania energii na dużo większe odległości. Aby kierowana wiązka fal trafiała do właściwego odbiornika, konieczna jest bardzo duża kierunkowość. Anteny nie tylko muszą być dobrze wycelowane, ale również konieczne jest zapewnienie braku interferencji z komunikacją i zasilaniem przeznaczonym do innych odbiorników.

W tym celu wykorzystywana jest technologia kształtowania wiązki (beam forming). Dzięki wykorzystaniu wielu nadajników, umieszczonych blisko siebie, nadających ten sam sygnał z nieco odmienną częstotliwością, ale różną fazą, zachodzi zjawisko wzmacniania i osłabiania sygnału, które używane jest do wzmocnienia sygnału w pożądanych miejscach i osłabieniu go w innych (fazowe kształtowanie kształtu). Technologia ta nie jest niestety pozbawiona wad, a na chwilę obecną największą z nich jest bardzo duża złożoność obliczeniowa algorytmów wymaganych do jej prawidłowego działania.

 
Rys. 1. Schemat systemu zasilania bezprzewodowego typu far field

TfiTurin-1 - nowe rozwiązanie z Singapuru

Nowe rozwiązanie, mające docelowo znacząco ułatwić konfiguracje nadajników i odbiorników do bezprzewodowego przesyłania danych, zaproponowała firma TransferFi. Ich nowy produkt - TfiTurin-1 to platforma WPN stworzona do przemysłowych zastosowań IoT. W jej skład wchodzi nadajnik TFi Gateway, który umożliwia automatyczną konfigurację kształtu wiązki i dostarczanie energii odbiornikom TfiSense na odległość do 50 m. Dzięki zastosowaniu opatentowanych przez firmę algorytmów system samodzielnie optymalizuje wszystkie parametry, co pozwala na jego sprawne skalowanie do coraz większych rozwiązań. Według TransferFi, zastosowanie TfiTurin-1 umożliwia obniżenie kosztów montażu aż o 50% względem tradycyjnego okablowania.

Bezprzewodowe przesyłanie energii jest nie tylko tańsze w instalacji, długoterminowo ma być też tańsze w użytkowaniu - urządzenia nie potrzebują baterii, które trzeba cyklicznie wymieniać. Nie ma wątpliwości, że jest to przyszłość IoT i już w niedalekiej przyszłości pojawiać się będzie coraz więcej nowych rozwiązań z tej kategorii. (PM)

Zobacz również

Dostępne nowe wydanie
Pobierz bezpłatnie