www.Harvesting-Energy.de  

         

                               

Informationsportal für

Energy Harvesting

Mit Energy Harvesting (wörtlich: Energie-Ernten) wird die Gewinnung von elektrischer Energie in kleinen Mengen aus dem Umfeld elektronischer Geräte für deren Betrieb bezeichnet. 

Weitere englische Begriffe dafür sind Power Harvesting und Energy Scavenging (wörtlich: Plünderung). Der Begriff Ambient Energy Harvesting macht deutlich, dass es sich um Energie aus der Umgebung des Geräts handelt.  

Sie finden hier eine Sammlung von Fachinformationen zum Thema Energy Harvesting. Zu folgenden Themen werden weiterführende Links aufgelistet:
Funksensorsysteme, batterielose Funksysteme, Wireless Sensor Networks (WSN), Sensornetze, Energie aus der Umwelt, Energieautarke Systeme, Thermoelektrische Wandler, Thermoelektrischer Generator (TEG), Seebeck-Effekt, Piezo-Effekt, Elektrostatische Wandler, Elektrodynamische Wandler, Energie aus Funksignalen, RF Harvesting, Indoor-Solar, Solar Powered Sensor Networks, Micro Energy Harvesting. 
 
 

Neu aufgenommene Informationen sind grün hinterlegt.

 

 

 

Als Leiter des Labors für Prozeßdatenverarbeitung der Hochschule Reutlingen habe ich dieses Informationsportal im Januar 2010 eröffnet. Viele Links stammen aus dieser Zeit.
Im Sommer 2012 startete meine Seite www.low-power-wireless.de.
Seit 2015 bin ich im Ruhestand, aber weiterhin auf beiden Gebieten - Energy Harvesting und Low-Power Wireless - aktiv. Meinen aktuellen Arbeitsschwerpunkt bilden Low-Power-Funksensoren, die mit den Energiequellen Vibration, Luftströmung oder Licht versorgt werden.

Diese Seite wurde ursprünglich mit dem Programm Frontpage entwickelt und erfüllt daher leider nicht heutige Design-Anforderungen.

25. März 2016
Prof. Dr.-Ing. Jürgen Schwager


Information about

Energy Harvesting

 

We are presenting some links to 

informations on new developments in the area of Energy Harvesting.

 

 

 

 

 

Aktuelles                                                                                                         News

 

25.03.2016
Erstaunlicherweise musste ich heute ein neues physikalisches Prinzip in untenstehende Tabelle eintragen (Zeile 5b): Das "Reverse electrowetting". Es stellt die Umkehrung des "electrowetting" dar, bei dem eine elektrische Spannung die Form eines Flüssigkeitstropfens verändert.
Dieses Prinzip wurde schon 1875 von dem französischen Physiker Gabriel Lippmann beschrieben. Die Umkehrung dieses Effekts wurde 2011 von Tom Krupenkin veröffentlicht (siehe verlinkten Aufsatz in Nature).
25.03.2016
Mit großer Freude kann ich mitteilen, dass mein Nachfolger an der Hochschule Reutlingen,
Prof. Dr. Thorsten Zenner, ebenfalls auf dem Gebiet Energy Harvesting arbeitet.   
 

 

 

 

Übersicht nutzbarer Energiequellen für Energy Harvesting

 

 

Energiequelle

Physikalischer Effekt

Energiewandler

Praxisbeispiele

Links

  Bewegte Materie        
01   Rotation Induktionsgesetz Dreh-Generator Welle, Räder, Drehschwingungen 01-Rot
02a   Linearbewegung Induktionsgesetz Linear-Generator Lichtschalter 02a-Lin
02b   Linearbewegung Triboelektrischer Effekt (Reibungselektrizität) Verschiedene Versuchsaufbauten Reibung bzw. Kontakt von Körpern aus Metallen und Kunststoffen 02b-Lin
03   Vibration / Stoss Elektrostatischer Effekt Kondensator Maschinen, Motoren, Fahrgestelle, Brücken, Lichtschalter

 

03-Estat
04   Vibration / Stoss Piezoeffekt Kristall 04-Piezo
05a   Vibration / Stoss Induktionsgesetz Mikro-Generator 05-Inda
05b   Vibration /Stoss Reverse electrowetting (umgekehrte Elektrobenetzung),
Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden
Generator in einem Schuh 05b-Reverse
06   Strömungen Turbine und neue nichtrotierende Elemente Nutzung von Windenergie mit und ohne Rotor 06-Fluid
07 Licht Photoelektrischer Effekt Solarzelle Outdoor-Sensoren, Indoor-Sensoren für Büros oder Industriehallen 07-PV
08 Wärmeströmung Seebeck-Effekt Thermogenerator Motoren, Maschinen, Menschen, Tiere 08-TEG
09a Temperaturänderung Pyroelektrischer Effekt Kristall   09a-Pyr
09b Temperaturänderung Materialausdehnung treibt Dynamo an   09b-Dyn
10 Vorhandene Funkwellen Antennen Funkempfänger WLAN, GSM, andere Sender 10-Rad
11 Bereitgestellte Funkwellen

Antennen, 

Induktive Kopplung

Funkempfänger, Spulen Sensoren an Robotern 11-Trans
12 Schall Induktionsgesetz el. dyn. Mikrofon    
13 Biologische Prozesse -      

 

 

Fachliteratur

 

Übersichtsaufsätze                                                                                              Overviews

Meyer, Angela: Energie-Sammler - Kostenlose Stromversorgung per Energy Harvesting. Fachbeitrag auf der Internetseite des Heise-Verlags, 21.08.2009.     Strba, Atilla: Embedded systems with limited power resources. Whitepaper on the website of Enocean. January 2009

Bindel, Axel und Tonner, Friedemann: Energie-autarke Funksensornetze. Artikel im Bereich Fachwissen/Feldebene auf der Internetseite elektroniknet.de. 

   
Wallaschek, Jörg: Energy Harvesting - Grundlagen und Praxis energieautarker Systeme, Tagungsbeitrag vom Nov. 2007 auf der Internetseite der Universität Hannover.    
Schwager, Jürgen: Energy Harvesting - Kosten senken durch batterielosen Betrieb. Technik in Bayern (Zeitschrift des VDI Bayern und VDE Bayern), Heft 6/2010, S. 6-7.     

 

 

02a-Linear Motion  Induction Law                                     

-: ECO 100 - Energiewandler für lineare Bewegung. Beschreibung eines linearen Energiewandlers, der z.B. als Lichtschalter einsetzbar ist, auf der Internetseite der Firma EnOcean.

 

-: ECO 100 - Energy converter for linear Motion. Description of an energy converter for linear motion, which can be used e.g. as a light switch, on the website ot EnOcean. 

 

 

02b-Linear Motion  Triboelectric Effect                                    

Saße, Dörte: Effizienter Stromgenerator für mobile Geräte nutzt Luftballon-Effekt. Heise-online-news vom 5. März 2014

 

Löfken, Jan Oliver: Outdoor-Strom -  Kugelkraftwerk als mobile Steckdose. Wissenschaft-aktuell vom 12. Aug. 2013    

 

 

03-Electrostatic                                      

Folkmer, Bernd: Energiegewinnung aus Vibration - Elektrostatische Mikrogeneratoren. Anwendungsbericht des Instituts für Mikro- und Informationstechnik in Villingen-Schwenningen (HSG-IMIT), April 2013.

 

Folkmer, Bernd: Energy Harvesting from Vibrations - Electrostatic Micro-Generators. Application Report of the Institut fuer Mikro- und Informationstechnik in Villingen-Schwenningen, Germany (HSG-IMIT), April 2013.

Eine Beschreibung des Prinzips ist in den Folien 7 und 8 eines Übersichtsvortrags "Energy Harvesting" eines ungenannten Autors der TU Chemnitz zu finden.    
Rainer Klüthig berichtet in der Stuttgarter Zeitung vom 26.7.2013 über Forschungsarbeiten der Robert Bosch GmbH, in denen über das (im Artikel nicht so bezeichnete) elektrostatische Prinzip die Energie von Meereswellen in elektrischen Strom umgewandelt werden soll.    

 

 

04-Piezo                                                                                              

Melzer, Rene: Nokia-Patent: Akkus durch Bewegung aufladen. Bericht auf der Internetseite areamobile.de. 08.03.2010    

Kasyap, Anurag: Energy Harvesting Powered Wireless Sensor Node and Asset Tracking Solutions in Random Vibration Environments. Whitepaper on the website of AdaptivEnergy LLC, April 2009.

     Cass, Richard et.al.: Clean Energy Through Ceramics. Whitepaper, linked on the website of Advanced Cerametrics, Inc., April 2008.

 

 

05a-Inductive                                                                                          

     

Freeland, Roy: Practical Alternatives for Successful

Energy Harvesting. Presentation on the website of Perpetuum Ltd.

    Zhu, D., Roberts, S., Tudor, J. and Beeby, S.: Design and experimental characterization of a tunable vibration-based electromagnetic micro-generator. Sensors and Actuators A: Physical, 158 (2). pp. 284-293. (9. Feb. 2010)

 

05b-Reverse electrowetting                                     

- : Schuhsohlen liefern künftig Strom für Handys. Die Welt, 24.08.11

 

Krupenkin, T. & Taylor, J.A. Reverse electrowetting as a new approach to high-power energy harvesting. Nat. Commun. 2:448 doi: 10.1038 / ncomms1454 (2011).

    Lopes, Lara: Energy-harvesting technology can charge your phone while you walk. Interesting Engineering, 16.3.2016.

 

06-Fluid                                     

 

  Das, Raghu: Wind energy harvester from Humdinger. Article on the website of Energy Harvesting Journal. March 30, 2010.

 

 

07-Photovoltaic (PV)                                                                                         

      Raju, Murugavel: ULP (Ultra-Low-Power) meets energy harvesting: A game-changing combination for design engineers. Whitepaper on the website of Texas Instruments. November 2008.

 

 

08-Thermogenerator (TEG)                                                                             

- : Wartungsfreie, nachhaltige Energiequelle besteht Feldtest in Shell-Raffinerie - Thermoharvester nutzt Abwärme zur Versorgung industrieller Funksensoren. Pressemitteilung der Firma Micropelt, Freiburg, vom 31. März 2010      Böttner, H. et al: New high density micro structured thermogenerators for stand alone sensor systems. Whitepaper, published 2007, on the website of Micropelt, Freiburg, Germany.
- : Strom aus Reibungswärme (eines Lagers, Anm. der Red.) versorgt Funksensorik zur Zustandsüberwachung - Energieautark auf der Welle. Pressemitteilung der Firma Micropelt, Freiburg, vom 26. Mai 2009    - : Micropelt Infinite Wireless Power Supply Field-Tested At Dutch Refinery - Thermoharvester Uses Waste Heat To Power Wireless Industrial Sensors. Press Release on the website of Micropelt, Freiburg, Germany, 31 March 2010.   
Habbe, Burkhard: Energie aus Abwärme. Computer&Automation, Heft 6/2010, S. 62...64   Snyder, G. Jeffrey: Small Thermoelectric Generators. The Electrochemical Society, Interface, Fall 2008, P. 54-56  (There is a good schematic drawing of a TEG in Fig.1 of this paper). 

 

 

09a-Pyroelectricity (Pyr)                                                                                         

     

Dalola, Simone et al: Thermal Energy Harvesting for Low-Power Autonomous Sensors. Paper, presented at the NiPS Workshop 2010, Italy.

 

 

09b-Temp.-Änderung Dynamo (Dyn)                                                                                         

     

Report on SOLO-TREC: Sounding Oceanographic Lagrangrian Observer (SOLO) Thermal RECharging (TREC), Homepage of JPL of NASA, read 19.10.2012

 

10-Radio Signals (Radio Frequency, RF)                                                                                         

Graham-Rowe, Duncan: Ein Handy, das sich selbst auflädt. Fachbeitrag auf der Internetseite des Heise-Verlags, 10.06.2009.     Ostaffe, Harry: RF Energy Harvesting Enables Wireless Sensor Networks. Article on the website of sensorsmag, 13. Oct. 2009. The author is Director of Marketing and Business Development at Powercast Corp., Pittsburgh, PA.
    Ostaffe, Harry: Practical Applications of RF Energy Harvesting. Presentation on the website of Powercast Corp. including examples of the amount of harvested energy.
    RF-Powered Wireless Sensors. Blog provided by the Powercast Corp. with many links to articles (including a video about the Airnergy WiFi Energy Harvester presented by RCA in Las Vegas Jan. 2010)
   

Ostaffe, Harry: Design Considerations for RF

Energy Harvesting Devices. Presentation (held on Sensors Expo 2010) on the website of Powercast Corp.

 

 

11-Transmission of Energy                                                                                         

WISA - Wireless Interface für Sensoren und Aktoren, FAQ. Handbuch auf der Internetseite von ABB. Im Abschnitt G3: Drahtlose Stromversorgung WISA-POWER. Juli 2006.

   

Steigmann, Richard und Endresen, Jan: Introduction to WISA - Wireless Interface for Sensors and Actuators, V2.0, Whitepaper on the website of ABB, July 2006

Pagel, Norman: WISA - Wireless Interface for Sensors and Actuators. Seminarvortrag "Eingebettete drahtlose Systeme" an der BTU Cottbus. 2008   Robson, David: Unplugged: Goodbye cables, hello energy beams. Article on the website of newscientist.  08. Feb. 2010. (with many comments)

 

 

Bücher                                                                                                                         Books

 

Kanoun, Olfa, Wallaschek, Jörg (Hrsg): Energy Harvesting - Grundlagen und Praxis energieautarker Systeme. Expert-Verlag, 2008.     Priya, Shashank; Inman, Daniel J. (Eds.): Energy Harvesting Technologies. Springer, 2009.
Dembowski, Klaus: Energy Harvesting für die Mikroelektronik. VDE-Verlag 2011. Dieses Buch bringt sehr viele Praxisbeispiele für Mikroelektronik (Energiespeicher, Spannungswandler, Mikrocontroller, Funksysteme), die man für den Aufbau von drahtlosen Sensorsystemen verwenden kann. Die Energiewandler (Harvester) nehmen zwar nur einen kleinen Teil des Buches ein, doch diese Kombination ist für Praktiker sehr nützlich.   Otis, Brian; Rabaey, Jan: Ultra-Low Power Wireless Technologies for Sensor Networks. Springer US, 2007.
    Daniel Minoli, Kazem Sohraby, Taieb Znati: Wireless Sensor Networks: Technology, Protocols, and Applications. John Wiley & Sons, 2007.  

 

 

Berichte aus der Forschung                                                                        Research Papers

Jana Sommerlatte, Kornelius Nielsch und Harald Böttner: Thermoelektrische Multitalente - Nanostrukturierte Materialien versprechen effiziente thermoelektrische Konverter. Physik Journal 6 (2007) Nr. 5, S. 35...41 (Mit Hinweis auf Fa. Micropelt)    

Mitcheson, Paul D. et.al.: Energy Harvesting From Human and Machine Motion for Wireless Electronic Devices. Proceedings of the IEEE | Vol. 96, No. 9, September 2008. Good overview in 30 pages about the conversion of motion energy with 177 citations.   

   

Energy Harvesting Network

This Network was founded at the University of Southampton in January 2010 to facilitate the interaction of Energy Harvesting researchers. Visit www.eh-network.org

 

 

Berichte aus der Hochschule Reutlingen                        Reports from Reutlingen University 

5. Juni 2011

Hier sind die Ergebnisse von studentischen Projektarbeiten kurz zusammengestellt: Leistungsuntersuchungen von Energy-Harvesting-Komponenten für Funksensorsysteme. Ausführlichere Informationen über diese Arbeiten finden Sie hier.

     
25.3.2016
Am Tag der offenen Tür im November 2014 wurden in meinem Labor
der Hochschule Reutlingen aktuelle studentische Arbeiten zum Thema Energy Harvesting und Low-Power Wireless vorgestellt. Ein virtueller Besuch dieser Exponate ist hier möglich:  Übersichtsposter, Thesen 
   

 

 

Impressum:

Prof. Dr.-Ing. Juergen Schwager

Ehemaliger Leiter des Labors für Prozessdatenverarbeitung des Studienbereichs Mechatronik  der Hochschule Reutlingen

Email: juergen.schwager[at]reutlingen-university.de

 

 

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