טכנולוגיות אנרגיה להובלת עובדים

טכנולוגיות אנרגיה להובלת עובדים

כמו בנייה גלובלית ומגזר הנדל"ן מאיצים לעבר מטרות אפס נטו, טכנולוגיות קציר אנרגיה עברו ממושגים ניסיוניים לרכיבי בנייה מעשיים.מערכות אלה ללכוד אנרגיה מסביבות הסובבות – כגון אור השמש, חום, רטטים וגלים אלקטרומגנטיים – וממירות אותה לאנרגיה חשמלית שניתן לעשות זאת, הן מקטינות את התלות על חשמל רשת, עלויות תפעוליות נמוכות יותר, ומצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמצמות את טביעת רגל הפחמן ללא הקרבת את יכולת הקרבת את יכולת העבודה או יכולת בניית הפחמן ללא הקרבה או יכולת הפונקציונליות של תחנות כוח או יכולת הבנייה או בנייתן של תחנות כוח חשמל.

שילוב של איסוף אנרגיה לתוך בנייה פעולות תומך במערכות חכמות יותר, אוטונומיות יותר.חיישנים, פועל, בקרת תאורה, ואפילו רכיבי HVAC יכולים להיות מופעלים על ידי אנרגיה מקצירת, המאפשר ניטור ואופטימיזציה מתמשכת עם מינימום כוח חיצוני לצייר.עבור מנהלי מתקנים וקציני קיימות, זה מציג נתיב משכנע להשגת קודי אנרגיה כמו ASHRAE 90.1 או LEED הסמכה תוך שמירה על עתיד מפני עלייה של שיעורי השירות.

הבנת עקרונות קצירת אנרגיה

קצירת אנרגיה, הידוע גם כאנרגיה מתפתלת, מסתמכת על טרנסנפורמטים שהופכים צורה אחת של אנרגיה מכוננת לחשמל.כמות הכוח שנוצר היא בדרך כלל קטנה – החל ממיקרו-וואט למילימטרים – אך מספיק עבור אלקטרוניקה בעלת כוח נמוך ורשתות חיישן אלחוטי.התקדמות במיקרו-בקרים אולטרה-נמוכים ופרוטוקולים תקשורת כמו אנרגיית Bluetooth (Llow Energy) ל-ZWAN, ו- Zaviascreve הפך את עצמו ל-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power-Power לפרוסיבי.

גורמים מרכזיים המשפיעים על יעילות קציר כוללים צפיפות אנרגיה, זמינות לאורך זמן, ויעילות של מכשיר המרה.לדוגמה, תאים פוטו-וולטאיים בתוך קציר אור מחלחל באופן משמעותי מאשר לוחות סולאריים בחוץ, הדורש כימאים תאים שונים (למשל, תאי צבע-sensitated או amorphous סיליקון).

כיצד אנרגיה מתחדשת מתאימה להקמה

רוב צריכת האנרגיה של הבניין קשורה תאורה, HVAC, ועומסי תקע. קצירת אנרגיה לא יכול להחליף ישירות ציוד כוח גבוהה, אבל זה מצטיין על מנת לאפשר ניטור ומערכות בקרה להפחית את הביקוש הכולל. a self-powered תרמוסטט, למשל, להתאים נקודות סטמנטים המבוססים על דיקור וטמפרטורה ללא ציור סוללה או קו חשמל.

בנוסף, קצירת אנרגיה תומכת בתחזוקה מבוססת מצב.וייברקצירים שולמו על משאבות או אוהדים יכולים גם חיישני כוח ולספק נתונים על בריאות הציוד.זה מפחית את זמן השבתה ובזבוז האנרגיה הנגרמת על ידי מכונות ביצועים גרועות.הטכנולוגיה הופכת לאפשרית עבור מערכת אקולוגית בניין חכם רחב יותר, שבו כל צומת תורם לאינטליגנציה תפעולית.

טכנולוגיות אנרגיה

אנרגיה סולארית

תאי Photovoltaic (PV) הם הטכנולוגיה המבשלה ביותר של קציר.בבניינים, הם פרוסים לא רק על גגות, אלא גם כ- Building-intrated photovoltaics (BIPV) בחלונות, קירות וילונות, וממריצים גילוח.חידושים אחרונים ב-Sקופה ו- PV-Square- ⁇ מאפשרים שידור טבעי תוך יצירת חשמל.

עבור פעולות בנייה, קצירת השמש היא אידיאלית עבור בקרת תאורה ממוקדת אור יום, עיוורים אוטומטיים וחיישנים דיקור ממוקמים ליד חלונות.שלב PV עם supercapacitors קטנים מבטיח הפעלה במהלך תקופות אפלות.המחלקה של אנרגיה:0U.S. Department of EnergyFLT:1 מדגיש את ה-BIPV כטכנולוגיה מרכזית להפחתת השימוש באנרגיה, עם תקופות תשלום מופחת כמו ירידה.

אנרגיה מתחדשת

ויברציות מתנועת רגל, מכונות וציוד HVAC הן מקור אנרגיה אמין בבניינים מסחריים רבים. Piezoelectric חומרים - כמו להוביל zirconate titanate (PZT) או פוליווינילidene fluoride (PVDF) - לייצר מתח כאשר מתוח מבחינה מכנית אלקטרוטסטנטית ואלקטרוסטטית transducers קיימים גם, אבל עיצובים אדזואלקטריים שולטים בשל הפשטות שלהם וכוח גבוה בסביבות רטט.

יישומים כוללים חיישני ניטור עצמיים מבניים על גשרים ובניינים גבוהים, כמו גם מתגים אלחוטיים מופעלים רטט לשליטה תאורה במסדרונות עסוקים.בבניינים תעשייתיים, קציר מחגורת העברה ומדחסכאים סמכויות מותנות לפקחים הדוחים על בריאות הנכסים ללא היסוס.FLT:0Building Technologies Office (BTO)F1LT:1 במחלקת האנרגיה של ארה"ב מממן מחקר חיישנים ל-HAC.

אנרגיה מתחדשת

גנרטורים ה- TEGs (TEGs) מנצלים את אפקט ה-Seebeck: הבדל טמפרטורה על פני צומת מוליכים למחצה מייצר זרם ישיר.בבניינים, ⁇ טמפרטורה קיימים בין משטחים פנימיים וקירות חיצוניים, בין אספקת והחזרת צינורות אוויר, או מעבר צינורות רותחים וצמרניים.אפילו ⁇ s קטנים - נמוך כמו 5 מעלות צלזיוס - יכול להניב כוח שימושי.

TEGs יעילים במיוחד כאשר משולבים במערכות שיקום חום פסולת.לדוגמה, הצבת מודולים TEG על צינורות מים חמים ליד חדרי רותח יכולים לטמפרטורת חשמל וזרימה ללא כוח חיצוני.ה-FLT:0 התפתחויות מתקדמות של ייצור OfficeLACFLT 1 מציין כי פסולת חום ממערכות בנייה מייצגת משאב לא מגובש במידה רבה.

תדירות רדיו (RF) אנרגיה קצירת אנרגיה

אנרגיית RF שאפתנית מ-Wi-Fi, רשתות סלולריות, רדיו וטלוויזיות ניתן לתקן את כוח ה- DC באמצעות אנטנה (אנטנה מנקה) רמות כוח הן בדרך כלל נמוכות מאוד (מיקרווואט), אך מספיק עבור חיישנים בעלי מחזור נמוך.בבניינים עירוניים צפופים, אספקת RF יכולה לזרז סוללות טעינה או supercapacitors, להאריך חיי מכשירים ללא הגבלת זמן.

יישומים מעשיים כוללים חיישני סביבה ללא סוללות מדידה טמפרטורה, לחות ו- CO2 במרחבי משרדים.כמה פלטפורמות בנייה חכמות משלבות את יבול RF עם פרוטוקולי תקשורת אנרגיה-מודעים כדי להבטיח שידור נתונים אמין אפילו בתנאי קצירת משתנים.הטכנולוגיה רלוונטית במיוחד בתרחישים רטרוfit שבו הפעלת כוח חדש חיוט הוא עלות-תועלת.

היתרונות העיקריים של קצירת אנרגיה בבנייה

• (FLT:0) אספקת עלויות אנרגיה ממושכות 1:1 - מקלקל את כוח הרשת עבור מיליוני צניפים חיישן ומבצעים בעלי כוח נמוך מניב חיסכון עצום על מחזור החיים של הבניין.
• (ב) ,0) ל- Carbon FootveFLT:1 - כל קילווואט-שעה שננקטו שעות מקטין את צריכת הדלק המאובנים, ותרומתם למטרות של פחמן.
• (FLT:0) אלימינציה של פסולת סוללות שפכים 1R) - מכשירים מונעים על ידי עצמי להימנע מההשפעה הסביבתית של סוללות חד פעמיות, אשר לעתים קרובות מכיל מתכות רעילות.
• (ב) ,0) בניית אינטליגנציה במודיעין (FLT:1), יותר נקודות נתונים הופכות לכדאיות מבחינה כלכלית, ומאפשרות שליטה גריפיתית של תאורה, HVAC ו-Shakeding.
• (ב) ,0) שיפור נוחות הדיירים 1FLT - מערכות היענות המופעלות על ידי אנרגיה מקצירת יכולות להסתגל לתנאי זמן אמת מבלי להסתמך על תשתיות חוט.
• (FLT:0) גדול יותר חוסן 1:1 - איסוף אנרגיה מבוזר מספק כוח גיבוי עבור חיישנים קריטיים במהלך מחוץ לרשת, תמיכה בטיחות חיים והגנה על ציוד.

יישומים בבניית מערכות

תאורה מערכות

מתגי אור אלחוטיים, כוח עצמי וחיישנים הכובשים מבטלים את הצורך בשליטה על המיחזור באזורי תאורה. מתגי קציר אנרגיה משתמשים גנרטור משולב קטן (המופרש על ידי דחיפה של כפתור) או אור מרתיע לשלוח אות אלחוטית לבקר תאורה.זה מקטין את עלויות ההתקנה באופן דרמטי, במיוחד במבנים בטון או פלדה שבו רטרוfit conduit הוא יקר יצרנים כמו ZOceFan מציעה אוטומציה סטנדרטית עבור מודולים אנרגיה סטנדרטיים.

אופטימיזציה HVAC

חיישנים טמפרטורה אלחוטית מופעלים בכל אזור להאכיל נתונים למערכת ניהול בניין (BMS) עבור אוורור מבוקר הביקוש והתחממות חיזוי / קירור / קירור.המקצרים על צינורות רדיור יכול אזורי חשמל כי להתאים את זרימת ללא כל חיוט חיצוני. במרכזי נתונים, קצירי רטט על גבי צגת אוויר וטמפרטורה, ומאפשר התאמות דינמיות כי לחסוך אנרגיה משמעותית.

אבטחה וגישה

אנרגיה קצירת לוחות מפתח וקוראים כרטיס משתמשים באנרגיה הקינטית מעיתונות האצבע של המשתמש כדי לשדר אישורים אלחוטית.זה מבטל את הצורך סוללות בטיפולים בדלת וננעלים מחשמלים, מפשטים את התחזוקה ושיפור האמינות.בנוסף, גלאי זכוכית רגישים לרטט יכולים להיות מופעלים, מדווחים על חדירה ללא כוח ציור.

פיקוח סביבתי

איכות אוויר פנימית (IAQ) ניטור נודות כי לעקוב אחר CO2, VOCs, וחומר מבודד יכול להיות סולארי-או רדיו מופעל. צומת אלה מאפשר ventilation בזמן אמת התאמות, צמצום השימוש באנרגיה תוך הבטחת סביבות בריא בתוך מעבדות או מתקני בריאות, חיישנים מופעלים על ידי כוח עצמי לפקח על פרמטרים קריטיים ברציפות כמו טמפרטורה ולחות, עם מקורות קציר אדום להבטיח פעילות ללא הפרעה.

שילוב עם מערכות ניהול בנייה

עבור איסוף אנרגיה כדי לספק ערך מקסימלי, את הכוח המנוסח חייב להשתלב במסגרת הבקרה הקיימת של הבניין.פרוטוקולים תקשורת סטנדרטיים (BACnet, Modbus, KNX) יותר ויותר לתמוך בהתקני קציר אלחוטיים באמצעות ממשקי שער.ה- BMS מתייחס לחיישנים אלה כנקודות וירטואליות, שילוב הנתונים שלהם לאלגוריתמים אופטימיזציה עבור תזמון, התאמה סטאפופית וזיהוי תקלות.

עם זאת, אתגרים אינטגרציה נמשכים.התקנים המופעלים על ידי איסוף אנרגיה חייבים לאזן את צריכת האנרגיה עם שיעורי שידור נתונים.רכיבה מתאימה של אחריות הסתגלות - שבו חיישנים משדרים רק כאשר חנויות אנרגיה מספיקות - הוא נפוץ.היישומים מתקדמים משתמשים ב- Energy-aware-מודעהת אנרגיה המעדיפה את ה- Nodes עם כוח מקצר יותר למילוי חובותיו.FLT:0 American Society of Heating, Referating ו- Air-Conating Engineers (ASH2020) מספק פיקוח אלחוטי של תקן של IGNACating ו-135:1-FLTs.

השפעה כלכלית וסביבתית

המקרה העסקי לקצירת אנרגיה בבנייני מחזור חיים על חיסכון בעלויות החומרה הראשונית עבור קצירת טרנסנפצים, מעגלי ניהול חשמל, ורדיו אלחוטיים גבוהים יותר מאשר עבור חיישנים מחווטים.אבל כאשר גורם להימנע מתפתל, conduit, והעבודה חשמלית, נקודת השבר מתרחשת לעתים קרובות בתוך אחת עד שלוש שנים עבור בנייה חדשה.

סביבה, קציר אנרגיה מתיישר עם עקרונות כלכלה מעגליים.מכשירים שפועלים ללא סוללות במשך עשרות שנים להפחית את המחקר e-waste. A מחקר מהמכון Fraunhofer העריכה כי אימוץ נרחב של קצירת אנרגיה בבניינים מסחריים יכול להפחית את צריכת סוללות החיישן העולמית על ידי 1.2 מיליארד יחידות מדי שנה עד 2030, יתר על כן, האופי המונע של מכשירים אלה מאפשר רשתות חיישן צפופות המאפשרות יותר הפחתה של אנרגיה - מוערך ב -10%-20% של שימוש באנרגיה מלאה באמצעות בקרה עצמית באמצעות בקרה עצמית.

אתגרים ומכשולים לאימוץ

למרות היתרונות, כמה מחסומים איטי אימוץ.FLT:0Power ההגבלות תפוקה 1 נשאר המגביל העיקרי.רוב קצירי האנרגיה מספקים רק מיקרו-וואט למילימטרים, לא מספיק לתקשורת גבוהה-נתונים או הפעלת מכשירים גדולים.

(FLT:0) אחריות בתנאים שונים של LT:1 הוא עוד דאגה.אני רמות אור שטוחות להשתנות, מקורות רטט עשויים להיות לסירוגין, ו ⁇ s תרמיים להיעלם כאשר מערכות HVAC idle. אחסון אנרגיה (capacitors או סוללות דק) יכול לגשר פערים, אבל רכיבים אלה יש תקופות חיים סופיים ודורשים עיצוב זהיר.

(FLT:0)Standardization ו- InteroperabilityFLT:1) עדיין מתפתחים.בעוד שסטנדרטים פתוחים כמו EnOcean (ISO/IEC 145-3-10) קיימים, מוצרים רבים משתמשים בפרוטוקולים קנייניים, מה שהופך את האוטומציה של בניין רב-דור.בנוסף, קודי בנייה דורשים לעתים קרובות מערכות בטיחות מתוחכמות (למשל, אזעקה) שלא ניתן להסתמך רק על אנרגיה מקצרת.

(FLT:0) תפיסה עלות אינטיבית של תפיסה FLT:1 גם מעכב אימוץ.בעלים של Facility התרגלו לחיישנים בעלי חיישנים בעלי חיישנים בעלי צמיד נמוך בסכום של איסוף מודולים.עם זאת, ככל שהתפוקה גדלה והטכנולוגיות הבוגרות, עלויות יורדות בהתמדה.

מגמות וחדשנות עתידיים

כיוונים מחקר מבטיחים להתגבר על המגבלות הנוכחיות.FLT:0 [Hybrid HarvestersFLT:1 המשלב השמש, רטט, ו transduction תרמי בחבילה אחת יכול לשמור על משלוח כוח על תנאים פנימיים מגוונים.לדוגמה, מכשיר עם פאנל PV קטן ותיקון אטואלקטרי יכול לקצור אור במהלך היום ורגל רטטים בלילה.

(FLT:0)אנרגיה מכונה למידה מכונה למידה FIRLT:1) מוטבע לתוך בלוטות חיישן לחזות זמינות אנרגיה ולהתאים התנהגות בהתאם. A חיישן עשוי להפחית את קצב הדגימה כאשר תנאי קציר הם עניים להגדיל אותו כאשר אנרגיה בשפע, ללא שילוב איכות נתונים. אלגוריתמים אלה לרוץ על מיקרובקר sub-מילימטריוואט, מה שהופך אותם הסתברותיים עבור פלטפורמות מקצרות.

(FLT:0) חומרים מתקדמים FLT:1 כגון תאים סולאריים perovskite מציעים יעילות גבוהה יותר באור נמוך, בעוד תרמואלקטרי אורגני לאפשר קצירים תרמיים גמישים, זולים, אשר יכולים לעטוף צינורות או דוקטרטים. ננוגנים באמצעות אפקט משולש (חשמל סטטי ממשטחי הריסות) להראות הבטחה לרתום זרימת אוויר מ- HVAC ducts, ייצור חשמל ממשטחים פשוטים של פני השטח המיועדים.

(FLT:0) העברת כוח ללא תנאי (Wireless Power transferFLT:1) היא גם מתכנסת עם קציר אנרגיה.מעבירים ייעודיים בתקרה יכולים להיות כוחם לחיישנים באמצעות הפיכה אינדוקטיבית, מתן חלופה ⁇ סטית לציר ביישומים קריטיים למשימה.

מסקנה

טכנולוגיות קציר אנרגיה אינן כדור כסף לבניית קיימות, אבל הן חלק קריטי של הפאזל.על ידי מתן חישה ושליטה מתפשטת ללא תוספת לטעון החשמלי, הן עוזרות לבניינים לפעול ביעילות רבה יותר, להסתגל לצרכים של הדיירים, ולתרום לעתיד מחוסן.כפי שעולה רכיב, סטנדרטים בוגרים, ושילוב כלים, קציר אנרגיה יהפכו לתכונה סטנדרטית בייצור ביצועים גבוהים, עבור בעלי ביצועים, יצרניים, יצרניים, כיום, לפתח טכנולוגיות עצמאיות, לפתח טכנולוגיות עצמאיות, לפתח את הקיימות, לפתח טכנולוגיות עצמאיות, ולייצרות.