NOOIT MEER BATTERIJEN VERVANGEN: DE TOEKOMST VAN ENERGY HARVESTING

EEN VERBORGEN NETWERK VAN APPARATEN

Als we denken aan het internet, zien we vaak mensen achter laptops of telefoons voor ons. Maar in werkelijkheid zijn er wereldwijd meer onzichtbare apparaten verbonden met het internet dan mensen. (IoT-analytics, 2024) Dit netwerk bestaat uit sensoren en slimme apparaten die constant data met elkaar uitwisselen en wordt het “Internet of Things” (IoT) genoemd. Denk aan de slimme deurbel of draadloze lichtschakelaar – ze zijn overal om ons heen, vaak zonder dat we het doorhebben.

“Er zijn wereldwijd meer
onzichtbare apparaten verbonden
met het internet dan mensen”

Dankzij digitalisering komen er steeds meer IoT-apparaten op de markt. Hun flexibiliteit komt vooral door het gebruik van batterijen, waardoor ze los van het stroomnet werken. Al zijn deze apparaten energiezuinig, hun aantal maakt dat er wereldwijd een enorme berg batterijen op de vuilnisbelt belandt. Daarnaast dragen de vele kleine beetjes aan energieconsumptie bij aan een grote CO₂-uitstoot, een probleem dat niet langer te negeren is. Het wordt tijd voor een duurzamer alternatief.

ENERGIE OOGSTEN UIT DE OMGEVING

Bedrijven kiezen vaak voor batterijen in hun producten omdat ze goedkoop en betrouwbaar zijn. Maar ze hebben een flinke impact op het milieu. De productie van batterijen vereist grondstoffen zoals lithium, waarvan de ontginning vaak milieubelastend en ethisch onverantwoord is.

Ingenieurs komen daarom met een alternatief. Zo heeft Samsung een afstandsbediening ontwikkeld die gebruik maakt van een zonnepaneel. Dit paneel zet binnenverlichting om in energie, wat volgens het bedrijf 400 miljoen batterijen per jaar zou kunnen besparen in de komende zeven jaar. (Solarcell remote™)

Licht is echter slechts één van de energiebronnen die we kunnen benutten. Energie kan ook worden gehaald uit beweging, warmte en zelfs uit WiFi-signalen. In toepassingen waar batterijvervanging onmogelijk is, zoals sensoren in beton of gps-trackers voor wilde dieren, biedt energy harvesting een unieke uitkomst.

Foto: AI-gegenereerd door Michiel Matthijs via Bing AI Image Generator

Energy harvesting is ook bijzonder geschikt voor grootschalige sensornetwerken.  Door energie uit de omgeving te halen, kunnen de sensoren langdurig en autonoom functioneren, zonder de kosten en belemmeringen van batterijvervanging. Hierdoor zijn ze ideaal voor toepassingen zoals het monitoren van machines in fabrieken, goederen lokaliseren in de logistiek en bodemanalyses in de landbouw. In een tijd waarin data als het nieuwe goud wordt beschouwd, bieden deze netwerken een constante stroom aan informatie, cruciaal voor diepgaande analyses en real-time inzichten.

WEG MET DE WEGWERPBATTERIJ

Dankzij energy harvesting kunnen apparaten met een kleinere batterij werken of zelfs volledig zonder batterij functioneren. Een levenscyclusanalyse toont aan dat deze aanpak de CO₂-uitstoot van het apparaat verlaagt. Doordat die zo autonoom werkt, ligt de levensduur hoger dan een batterij gestuurde optie, wat het nog gunstiger maakt.

De technologie past perfect binnen een circulaire visie: hergebruiken in plaats van verbruiken. Apparaten laden zich op met energie uit de omgeving die anders verloren zou gaan, waardoor de noodzaak voor wegwerpbatterijen verdwijnt. Kortom, een duurzame oplossing die zowel het klimaat als het milieu ten goede komt.

Toch is de overstap naar energy harvesting voor veel bedrijven nog onzeker. Wegwerpbatterijen zijn eenvoudig, goedkoop en krachtig – alsof je een tractor gebruikt voor een kleine moestuin. Energy harvesting vergt een totaal andere benadering, waarbij apparaten exact genoeg energie opwekken om zichzelf draaiende te houden. Deze technologie gebruiken is voor vele bedrijven een onzekere investering en daarom wordt er toch nog voor die “vervuilende tractor” gekozen om het klusje te klaren.

Foto door PublicDomainPictures via Pixabay

EEN EMULATIEPLATFORM ALS OPLOSSING

De hogere kosten en onzekerheid van energy harvesting weerhouden veel bedrijven ervan om de overstap te maken. Hier komt Michiel, een ingenieurstudent, in beeld. Op verzoek van de industrie ontwikkelde hij een emulatieplatform waarmee bedrijven de prestaties van hun toekomstige producten kunnen testen voordat deze daadwerkelijk worden ontwikkeld.

Foto van een emulatieplatform door Michiel Matthijs

Michiel vergelijkt zijn platform met een trainingsprogramma voor wielrenners. Een renner die zijn record op de Mont Ventoux wil verbreken, kan eerst op een hometrainer oefenen, waarbij de omgeving van de berg digitaal wordt nagebootst. Met deze virtuele fietstocht kan hij zijn prestaties en benodigdheden inschatten zonder daadwerkelijk op de berg te zijn. Een emulatieplatform doet hetzelfde voor energy harvesting: bedrijven kunnen hiermee simuleren of hun producten naar behoren te werken als ze gebruik zouden maken van energy harvesting. Met deze analyse in het achterhoofd hoeven ze geen grote financiële risico’s te nemen.

DE WEG NAAR EEN DUURZAME ELEKTRONICATOEKOMST

Energy harvesting heeft het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in de elektronicasector. Ondanks de huidige uitdagingen, zoals de hoge kosten en de complexiteit van het ontwerpproces, biedt Michiels emulatieplatform bedrijven de mogelijkheid om deze technologie veiliger te verkennen. Door wegwerpbatterijen te vervangen door apparaten die energie uit hun omgeving halen, maken we een stap naar een duurzame en circulaire toekomst.

Met de juiste ontwikkelingen en steun kan energy harvesting uitgroeien tot een haalbaar en duurzaam alternatief voor traditionele batterijen. Zo maken we de weg vrij voor een groenere technologie in de wereld van het Internet of Things – en misschien wel ver daarbuiten.