能量收集不仅在物联网行业有需要，高功率能量收集也很有前景

一位分析师称，播下能量收集的种子需要一段时间。虽然许多行业的焦点可能集中在为物联网 (IoT) 提供动力上，但能源收集的未来可能更大。

“如今的能量收集不仅仅适用于物联网的低功耗应用。”IDTechx 董事长 Peter Harrop 说，它的使用量高达兆瓦级。“微瓦到毫瓦的低能量收集只能取得有限的成功。”

Harrop 说，实际上在测试或市场上获得的能量为大型设备提供动力，例如工程车辆、船只和飞机。低功耗市场是一项价值 1 亿美元的业务，但仍然没有取得巨大成功;Harrop 声称，即使低功率能量收集有它的日子，它也只占高功率设备业务的百分之一。

大功率设备，尤其是工业市场中的大功率设备，通常是早期采用者，因为 OEM 和客户公司具有降低购买新技术成本的数量/定价能力。此外，工业设备通常无法访问，并且需要不需要大量监控的电源管理。

目前有几种形式的能量收集可用或正在研究中：光伏、压电或振动收集、射频/近场以及热电或热差收集。Harrop 建议，虽然热电目前在能量收集竞争者的阵容中排名第四，但它很快就会超过压电电源。

“压电材料作为传感器和换能器非常出色，但在发电方面有很多违背承诺，”他说，并补充说基于陶瓷的压电材料经常在张力下破裂。“热电体没有移动部件，它们几乎可以永远使用。它们已被用于为远程石油码头和管道上的传感器供电。它们正准备用于混合动力汽车[在日本]，可以在汽车的排气管上产生一千瓦或更多的电力。”

北卡罗来纳州立大学高级自供电集成传感器技术系统中心(ASSIST) 的研究人员正在研究非高温下的热收集，以用于更广泛的应用。该实验室的行业联络人汤姆·斯奈德(Tom Snyder)表示，该领域的最大挑战之一是保持热电系统与其所在设备之间的适当温差。

“我们想要一些薄的东西，所以我们需要在设备上的散热和寻冷方面取得一些进步。我们正在那里做一些研究，但还有很长的路要走，”他说。

德州仪器 (TI) 工程师 Ajith Amerasekera 表示，能量收集的效率仍然普遍较低，为 10%-50%。工业领域的光伏受到与高压平台上的驱动器和逆变器效率低下相关的问题的困扰，而热电的温差通常过低。

“你只能得到实际能量的百分之几，”Amerasekera 说。“最大的挑战是当我们将能量输送到组件时不要浪费任何能量。”

为了提高效率，TI 已将低功耗 FRAM 集成到其微控制器中。低功耗存储器允许较低的占空比，可以支持各种能量收集方法。

Imec 项目主管 Kathleen Philips 表示，电子设备或天线与收割机之间的阻抗匹配是另一个挑战。OEM 需要为收割机定制电子设备，反之亦然，以利用

飞利浦和 Amerasekera 指出多模式采集是能量采集采用的驱动力。开发多模式收割机也面临着挑战。

“这就是鸡(和)蛋的东西：要么你让收割机非常具体，但它的市场太小，要么非常昂贵，”飞利浦说。“或者它更加模块化，因此性能下降。我相信多模式至少是达到正确成本点的重要方式。也许从那里，市场开始增长，你可以获得更高的效率。”

“[ASSIST] 也在研究混合系统;将光伏安装在热电元件上是一个有趣的选择，”NCSU 的 Snyder 说。“两者都提供直流输出，所以如果你能制造出一个也可以作为热同步的光伏电池，也许你可以进行多模式采集。”

Imec 最近展示了一种振动采集技术，该技术还可以对工业设备进行分析，进一步将工业带入物联网。Amerasekera 对能量收集的未来充满希望。

“在这个万亿传感器世界中，我们必须解决其中一些能源问题，”他说，并补充说麻省理工学院和加州大学伯克利分校等大学正在进行大量研究。“我们希望达到这一点，至少结合能量收集和存储，我们可以在不给电池充电的情况下达到 10 年的使用寿命。”