כל-כך הרבה אנרגיה מסביב: שוק ה-Energy Harvesting צומח
27 דצמבר, 2011
הדרישה למערכות ניטור בכל פינה, המאפשרות לנהל תשתיות חכמות, יצר צורך בפתרונות טכנולוגיים המאפשרים לספק אנרגיה עבור "ים של חיישנים" בעלי נגישות מוגבלת. התוצאה: שוק קציר האנרגיה צובר תנופה, ומספק פתרונות מפתיעים עבור מערכות חשמליות המסתפקות במועט. "שרברב אלחוטי" למשל
שוק הפתרונות למערכות קציר אנרגיה צובר תאוצה ואפילו ענקיות שבבים כמו TI מתייחסות אליו ברצינות
אנרגיה אלטרנטיבית היא לא תמיד תחנות הידרו-אלקטריות גדולות או משטחי ענק של פנלים סולאריים. בשנה האחרונה מתפתח גל חדש של מוצרים אלקטרוניים אשר יודעים לאסוף אנרגיה במנות קטנות מאוד, כדי להפעיל חיישנים מרוחקים ושפע אבזרים הפועלים בהספק נמוך מאוד.
בזכות כושר ההסתפקות במועט שלהם, הם יכולים לפעול לאורך זמנים ארוכים מאוד – אפילו שנים – ללא תחזוקה וללא צורך בסוללה כבדה ויקרה (יחסית).
לנצל כל תופעה פיסיקלית
התחום המתפתח הזה קיבל את הכינוי קציר אנרגיה (Energy Harvesting). אומנם לא מדובר בתחום חדש, אולם החדירה המעמיקה של הטכנולוגיות הדיגיטליות אל כל תחומי החיים, יצרה צורך אדיר באמצעי איסוף אנרגיה זעירים כמעט מכל הסוגים.
קציר אנרגיה הוא התהליך שבו מעגלים חשמליים מייצרים כמויות זעירות של אנרגיה כתוצאה מהליכים פיסיקליים כמו תנועה, לחץ, רעידות, הבדלי טמפרטורות, אור, קרינה אלקטרומגנטית המצויה באוויר משידורי רדיו, טלוויזיה ותשתיות סלולריות ועוד.
האנרגיה הנקצרת משמשת לטעינת סוללות זעירות או להפעלת מעגלים דלי-אנרגיה אשר יכולים להסתמך על הקציר בלבד, ולוותר לחלוטין על השימוש בסוללה. לרוב הכוונהל מערכות הפועלות בהספקים זעירים מאוד של מילי-ואטים ומיקרו-ואטים.
אולם כאשר מדובר בחיישנים אלחוטיים שונים המצויים במקומות קשים לגישה (ואפילו חיישני לחות המצויים בתוך קירות הבית), ההספק הזה מייצר את ההבדל בין היתכנות טכנולוגית לבין חלום שלא ניתן למימוש.
סוד הרשת החכמה
להערכת חברת המחקר IDTechEx, בשנת 2011 הסתכם שוק פתרונות קצירת האנרגיה בעולם בהיקף של כ-700 מיליון דולר בלבד. אולם הוא נמצא כרגע בשלבי הצמיחה שלו, ובתוך פחות מעשור יסתכם ביותר מ-4 מיליארד דולר.
מאחורי צמיחת השוק החדש ניצבות מספר מגמות שוק ופיתוחים טכנולוגיים חדשים. המגמה העיקרית היא צמיחת שוק החיישנים האלחוטיים, בעקבות הרצון לשפר את הנצילות של תשתיות כמו מים, חשמל, גאז, ותחבורה. התפישה החדשה מבוססת ניהול חכם של הרשת (Smart Grid), וזו דורשת פיזור מספר רב של חיישנים המשדרים מידע באופן אלחוטי ומנטרים בקביעות את התשתיות. מכיוון שמדובר במספר עצום של חיישנים המצויים במקומות שלעתים רבות הם קשים לגישה, יש צורך בפתרון אנרגטי שאינו דורש החלפת סוללות.
הבשלה טכנולוגית
במקביל, הופיעו טכנולוגיות חדשות המשפרות את קצירת האנרגיה ואיסופה. בהן הוזלת המחיר של קבלי-על (Super Capacitor) המאפשרים לאסוף אנרגיה ברמה שיכולה להתחרות במקרים רבים בביצועים של סוללות, ולצידם הופעת סוללות חדשות המבוססות על טכנולוגיות סרט דק (Thin Film) שהן קטנות, בעלות צורה נוחה לעיצוב, ובעיקר זולות מאוד יחסית. התוצאה היא שבשנה האחרונה יוצאים לשוק אמצעים חדשים לקציר אנרגיה, שחלקם אפילו מפתיעים למדי.
שרברב אלחוטי
חברת הסטארט-אפ האמריקאית Nextreme מתמחה באמצעים לניהול אנרגיית חום. היא פיתחה את טכנולוגיית eTEG, המבוססת על חצאי-מוליכים. התקני eTEG מאפשרים לייצר חשמל מהבדלים של מעלות ספורות בטמפרטורות של חומרים החולפים בצמוד אליהם.
לפני שבועיים היא הציגה מערכת קצירת אנרגיה עבור צנרת ביתית ושרברבים! המערכת מייצרת אנרגיה מטמפרטורות המים הזורמים בצינור מתחת לכיור, כדי להפעיל מחוונים מבוססי לדים (LEDs), מערכות לפיזור סבון, משדרים אלחוטיים לשידור מידע מחיישנים ביתיים ועוד.
רכבת ישראל מייצרת חשמל
בישראל החברה הבולטת ביותר בתחום היא Innowatech שהוקמה על-ידי חוקרים מהטכניון ופעלת כיום מרעננה. החברה מתמחה בהפקת אנרגיה מזעזועים באמצעות חומרים פיאזו-אלקטריים. החברה פיתחה את טכנולוגיית Innowattech Piezo Electric Generator, המאפשרת להפיק אנרגיה מזעזועים פרזיטיים.
כך למשל, כאשר כלי-רכב עובר על-גבי מכשול בכביש, הוא מייצר זעזוע באספלט. חומר פיאזו-אלקטרי המצוי בכביש מתחת לגלגלי המכונית ממיר את הזעזועים לאנרגיה חשמלית, המשמשת להפעלת אבזרים חשמליים לאורך הדרך, בלא צורך לחבר אותם אל רשת החשמל או אל סוללה הזקוקה לתחזוקה.
לפני כחצי שנה היא ביצעה ניסוי מעורר מחשבה ביחד עם רכבת ישראל: היא החליפה 32 תמוכות מסילה רוחביות בתמוכות מתוצרתה הכוללות את טכנולוגיית IPEG, במטרה לבדוק את ההספק החשמלי שניתן להפיק. להערכת פרופ' חיים אברמוביץ, מהפקולטה להנדסה אווירונאוטית בטכניון וממייסדי החברה, קטע מסילה שעליו חולפות במשך שעה אחת 10-20 רכבות בנות 10 קרונות, יכול להפיק חשמל בהספק של 120KWh. וזה הרבה מאוד.
Texas Instruments קוצרת שבבים
מי שמודעים היטב למגמה החדשה הם יצרני השבבים, שכן רוב מערכות קצירת האנרגיה כוללות תשתית מעבדים, בקרים ומערכות אלחוטיות – כלומר סיליקון. חברת טקסס אינסטרומנטס (TI) מספקת כלי-פיתוח לקוצרי אנרגיה, ופיתחה מערך רכיבים שלם המיועדים לעבוד במערכות חסכוניות המבוססות על קציר אנרגיה.
לפני כשנה וחצי היא הכריזה על ערכת הפיתוח eZ430 לתכנון מערכות קציר אנרגיה מבוססות שמש, ולפני כחודשיים היא הכריזה על ממיר DC/DC מדגם TPS62120, שהוא רכיב ייעודי למערכות קציר אנרגיה ומאופיין ביעילות של 75%. החברה אפילו מעדכנת את התכנון של מוצרים ותיקים, כמו המיקרו-בקר MSP430, כדי להתאימם למערכות החדשות המבוססות על אנרגיה קצורה.
DARPA קוצרת אנרגיה מהגוף
יש כאלה המאמינים שאם יש טכנולוגיה היא חדשנית ומעוררת השראה, הסוכנות למחקרי בטחון בארה"ב קרוב לוודאי מעורבת בפיתוחה. הדבר נכון גם בתחום קציר האנרגיה: לפני חודשיים פירסם מגזין מכון סמתיסוניאן בוושינגטון ידיעה לפיה כבר ב-2005 יזמה DARPA פרוייקט משותף עם אוניברסיטת MIT שנועד לפתח מערכות קציר אנרגיה מהגוף האנושי.
פרופ' אננדרה צ'רדקאש, אחד מחברי הצוות ב-MIT, סיפר למגזין על פיתוח מספר טכנולוגיות. אחת מהן מבוססת על חומרים פיאזו-אלקטריים אשר מפיקים חשמל מהזעזועים שמפיקה הליכה או ריצה. מדובר בשבבים בגודל של מיליטרים ספורים אשר ממוקמים בסוליות הנעליים או במקומות נוספים בביגוד, מפיקים חשמל ומשדרים אותו לאבזרים אלקטרוניים אישיים המצויים בידי החייל. טכנולוגיה נוספת כוללת שבבים המייצרים אנרגיה מהפרשי טמפרטורות. הם מבוססים על העובדה שטמפרטורת הגוף של החייל היא גבוהה במידה משמעותית מטמפרטורת האוויר שסביבו.
פורסם בקטגוריות: אנרגיה וסביבה , חדשות
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
