Internet of Things (IoT), även känt som Sakernas Internet, förväntas spela en betydande roll i den globala omställningen mot en hållbar framtid. Men i takt med den ökande tillväxten av uppkopplade system är det viktigt att inte glömma bort hållbarhetsaspekten. För att svara mot dessa framtida utmaningar har man undersökt självförsörjande sensorer och andra uppkopplade lågströmsenheter baserade på organiska komponenter.
I projektet och förstudien “Engined – Efficient Organic Energy Module” har målet varit att utveckla en potentiell lösning för självförsörjande lågströmselektronik genom att använda energisystem baserade på organiska komponenter, såsom organiska solceller och kondensatorer. De organiska solcellerna kan optimeras för att vara effektiva i svagt inomhusljus, vilket är avgörande eftersom huvudmålet är ett system som fungerar även inomhus. I system som använder ljus som energikälla är dessutom förmågan att effektivt kunna lagra denna energi för användning under mörka perioder kritisk. Därför inkluderar ett robust system för att skörda energi även komponenter för energilagring, i detta fall organiska och skogsbaserade superkondensatorer.
Ligna Energy har tillsammans med Epishine varit kravställare i arbetet, Linköpings universitet som specialister på att designa integrerade kretsar och Svenska Grindmatriser som experter på industrialisering av kretsar. RISE ledde projektet.
Projektet har undersökt framtagningen av en IC-krets som hanterar energin. Kretsen har varit optimerad för Epishines solceller och Ligna Energys batterier. En ytterligare del handlade om att utreda affärsmodeller för en sådan krets.
“Tekniken i kretsen är en CMOS-teknik som klarar väldigt låga spänningar, vilket gör att man effektivt kan skörda energi redan från låga ljusnivåer, och kretsen gör även att man kan använda mer av den lagrade energin i batteriet,” berättar Tomas Westlund, projektledare på RISE.
Projektet skapade en kravbild som fungerar med den arkitektur som togs fram och den teknologi som valdes. Kritiska delar av arkitekturen simulerades för att säkerställa att det skulle gå att lösa problemen med planerat tillvägagångssätt. Därefter identifierades de mest passande affärsmodellerna för en krets av detta slag.
“Förenklat sagt har vi gjort en förstudie och en lovande specifikation som man kan bygga vidare på beträffande en typ av PMIC (power-management chip) som sänker förlusterna vid själva skördningen. Det möjliggör även att använda mer av energin lagrad i en liten superkondensator – jämfört med de PMIC som finns på marknaden idag,” berättar Mattias Josephson, medgrundare Epishine.
Resultaten har visat sig vara lovande och kommer ligga till grund för ett framtida genomförandeprojekt, där finansieringsmöjligheter just nu undersöks.
“Resultatet är en mycket spännande lösning på utmaningen att resurseffektivt kraftförsörja trådlös elektronik. Eftersom fortsättningen kräver framtagning av en specifik ASIC (krets) så återstår utmaningen att förutsäga vilka krav som den försörjda strömsnåla elektroniken kommer att ha,” tillägger Peter Ringstad, VD på Ligna Energy.
Utvecklingen av självstyrande enheter med Internet of Things som inte är beroende av traditionella energikällor, till exempel batterier som behöver bytas ut, är ett steg i ledet för en mer hållbar framtid. Organiska komponenter produceras från förnybara källor, medan de flesta traditionella batterierna använder jordens resurser och behöver bytas ut. Att undersöka och utveckla en potentiell lösning för sensorer och ställdon för att lagra och skörda energi är ett kliv i utvecklingen för framtidens energilagring.
Projektparter: Linköpings universitet, Svenska Grindmatriser , Ligna Energy, Epishine och RISE.
Finansiär: Vinnova
