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Energy Harvesting Wie sich Energie aus der Umwelt praktisch nutzen lässt

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

Energie ist überall, wir müssen sie nur ernten. Worauf es dabei konkret ankommt, erklärt uns Tony Armstrong, Director Product Marketing Power Products bei der Linear Technology Corporation.

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Linear Technology Corp.
Axivion GmbH
Tony Armstrong: Director of Product Marketing Power Products, Linear Technology Corporation
Tony Armstrong: Director of Product Marketing Power Products, Linear Technology Corporation
(Bild: Linear Technology)

ELEKTRONIKPRAXIS: Herr Armstrong, was sind die Herausforderungen beim Energy Harvesting, besonders bei kleinen Stromversorgern, da die geerntete Energie schließlich nicht gleichmäßig fließt?

Tony Armstrong: In Photovoltaik-Systemen entfällt der Löwenanteil der Kosten auf Panel und Batterien. Jede kosteneffiziente Lösung maximiert dabei die Kapazitätsausnutzung und die Lebensdauer der Bauteile. So verlängert etwa ein hochwertiger Lader die Laufzeit der Batterie, d.h. kleinere Kapazitäten reichen aus, die Lebensdauer verlängert sich und die Kosten für Wartung sowie Austausch werden reduziert. Verwendet man einen DC/DC-Controller, der die maximale verfügbare Energie zur Verfügung stellt, reicht ein kleineres und damit kostengünstigeres Panel.

Der LT8490: ein Ladecontroller für Blei- und Lithium-Batterien, der auch von einem Solarpanel oder jeder anderen DC-Spannungsquelle versorgt werden kann.
Der LT8490: ein Ladecontroller für Blei- und Lithium-Batterien, der auch von einem Solarpanel oder jeder anderen DC-Spannungsquelle versorgt werden kann.
(Bild: Linear Technology)

Der LT8490 zum Beispiel ist ein Ladecontroller für Blei- und Lithium-Akkus, der von einem Solarpanel oder jeder anderen DC-Spannungsquelle versorgt werden kann. Er bietet echtes Maximum Power Point Tracking (MPPT) für Solarpaneele und optimiert den Batterieladealgorithmus für verschiedene Batterietypen. Mit 80 V an Eingang und Ausgang kann der LT8490 an Panels mit bis zu 96 Zellen in Serie eingesetzt werden. In der Leistungsstufe kommen vier externe N-Kanal-MOSFETs und eine Spule in einer Buck-Boost-Konfiguration zum Einsatz. Die Buck-Boost-Konfiguration ermöglicht das Laden mit Panelspannungen, die unter oder über der Batteriespannung liegen oder gleich sind, wobei die niedrigste Panelspannung 6 V beträgt.

Batterien halten länger und liefern länger, wenn der Ladealgorithmus auf den Batterietyp optimiert ist. Ebenso ermöglicht ein leistungsfähiger MPPT-Lader, der dem maximalen Powerpoint (MPP) bei Abschattung folgt, den Einsatz von kleineren und preiswerteren Panels. Eine diskrete Lösung würde einen Mikrocontroller, einen Hochleistungsschaltregler und einen langen Firmware-Entwicklungszeitraum erfordern und wäre damit deutlich teurer und zeitaufwändiger. Ein integrierter MPPT-Algorithmus, der keine Firmware-Entwicklung erfordert, reduziert die Time-to-Market deutlich, ein integrierter Buck-Boost-Controller ermöglicht eine Eingangsspannung VIN über, unter oder gleich der Batteriespannung VBAT. Unterstützt werden Blei- und Lithium-Ionen-Akkus, erlaubt sind 6 bis 80 Vin sowie 1,3 bis 80 VBAT.

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