Набор разработчика для организации солнечного электропитания IoT - интернета вещей (energy harvesting)

1. SolGate
Solar power kit for IoT
(energy harvesting)
Хрущ Илья,
инженер-электрик
http://solarenrg.by

2. Статистика

3. Глобальные проблемы
• Многообразие различных протоколов и отсутствие
общепринятых стандартов
• Низкий уровень безопасности техники Интернета вещей
• Проблема энергопитания подключенных устройств
• Психологический барьер.
*www.iotevents.org

4. Технологический разрыв
Moor`s low: 2х/ежегодно миниатюризация и
производительности процессора.
Повышение плотности энергии аккумуляторов - 350% за 20 лет

5. Проблема
энергоэффективности
IoT – устройства в режиме standby потребляют
электроэнергии на трансформацию AC/DC Power больше,
чем в активном состоянии..
Исследование 2001 г. в
Калифорнии, Alan Meier of the
Lawrence Berkeley National
Laboratory показало, что около 5%
общего потребления
электроэнергии в жилых
помещениях в США (около 3 млрд.
$) было потрачено впустую, когда
подключенное оборудование
находится в режиме ожидания

6. Решение
Абсорбция энергии (energy harvesting) – процесс захвата
окружающей энергии и хранение ее в виде электричества.
Это самый важный сектор для питания устройств IoT.
Технологии электрогенерации, способствующие
конверсии и сохранению окружающей среды.
Технология Плотность энергии
солнечные элементы PV 100 mW/cm2
термоэлектрические 10 mW/cm2
электромагнитные 0,1 microW/cm2
вибрация 1 nanoW/cm2
и прочие электростатические и микроволновые
преобразования.

7. SolGate

8. Место технологии energy harvesting
на кривых Gartner
SolGate

9. Наш Продукт
Cистема сбора и аккумулирования энергии
Solar power kit for IoT (energy harvesting) – SolarGate PV X.X
3 ключевые задачи по энергообеспечению беспроводных IoT:
- генерация (сбор, абсорбция) требуемой энергии,
- поддержка измерений и обработки параметров датчиками и
сенсорами,
- беспроводная передача собранной информации.
Все три задачи должны быть комплексно оптимизированы
для обеспечения жизнеспособных решений.
Функция системного инженерного дизайна - сбалансировать
собранную энергию с потребностями в энергии этих задач.

10. Наш продукт –
SolGate 3.5 mini
•Размеры: 165х135х100мм
•IP65
•Емкость АКБ от 400 до 10000 мАч
•Выработка 20 Вт*ч летом
и 3 Вт*ч зимой за день
•Стоимость до 30$
•Полная автономность устройства

11. •Размеры: 70х40х5мм
•IP6Х
•Емкость АКБ от 100 до 400 мАч
•Выработка 1 Вт*ч летом
и 0,2 Вт*ч зимой за день
•Стоимость до 19$
•Полная автономность устройства
Наш продукт –
SolGate 0.X micro

12. Схема устройства
CPU
Sensors
Data
transmission
module
SolGate 3.5
Battery
Control
Block
MPPT
Controller
Passive
components
Overvoltage
protection
Storage control

13. Электроника AEM10940
Функции:
•Маломощный регулятор напряжения
•Настраиваемый MPPT контролер
•Входное напряжение
от 2,2 В до 4,2 В
•Ток нагрузки до 80 мА
•Подходит для любого типа батареи или
суперконденсатора

14. Новизна и технологии
Технологии:
•Комплексное решение для автономного питания IoT
устройств
•Использование преимущества NB-IoT сетей
•Эффективные алгоритмы слежения за точкой максимальной
мощности солнечного модуля
•Использование SOC чипа
Сервисы:
•Адаптация компонентов под требования заказчика
•Расчет требуемой потребляемой мощности

15. Объем рынка оборудования для IoT
(вкл. Energy harvesting)
Основные расходы в 2018 г. на оборудование
IoT (sensors & device) - $108 млрд.
Расходы в сегментах IoT:
- промышленности – 37,7%,
- транспорта – 17%,
- коммунальных услуг – 14,6%,
- межотраслевые расходы – 18,3%,
- потребительский сектор – 12,3%
https://www.idc.com/

16. Рынок - потребность
Более 70% IoT устройств нуждается в
автономном электропитании

17. Конкуренты
WURTH ELEKTRONIK - Energy Harvesting
LINEAR TECHNOLOGY - Energy Harvesting
TEXAS INSTRUMENTS - Solar Micro Inverter
MICROCHIP - MCP3905A Energy Meter Evaluation
ANALOG DEVICES - Ultralow Power Energy
STMICROELECTRONICS - STPM01, SMARTPLUG,
ZF ELECTRONIC SYSTEMS - Evaluation Kit 868 MHz

18. Бизнес-модель
Что продаем (источники на базе солнечной энергии):
•Мини-система Energy Harvesting – SolGate PVХ.X – 29.8$;
•Микро-система Energy Harvesting – SolGate PV0.X – 19.9$
Перспективы развития:
•Микро-система Energy Harvesting – TermGate TM0.X0
(источники на базе термической энергии)
•Микро-система Energy Harvesting – RFGate RF0.X (источники
на базе электромагнитной индукции)

19. Цели и задачи
• Разработать предсерийный образец SolarGate kit
• Пройти сертификационные испытания
• Выпустить пробную партию
• Наладить серийное производство
• Маркетинг
• Исследования и перспективные разработки
Что нужно?
Стратегическое партнерство с производителем
•min - 184 000 BYN
•optimum - 390 000 BYN

20. Маршрут проекта
by NASA.org
Start - February, 2017
SolGate

21. Команда
Андрей Дюсьмикеев
Национальный эксперт ПРООН по
солнечной энергетике
CEO, архитектор и менеджер проекта
Илья Хрущ
Hardware & Soft for Hardware
Кирилл Хмель
Electrical development
При поддержке SolarEnrg в Беларуси
http://solarenrg.by

22. Инженер Илья Хрущ – технический
специалист, координатор проекта
engineer@solarenrg.by
tel/viber: +37529 2228320
Директор УП МедиуМ
Андрей Дюсьмикеев – руководитель проекта
Dusmikeev@solarenrg.by
Tel/viber: +37529 7703334
Команда

23. Выработка
*www.pvgis.org.

24. Пример использования
Контролирование радиационной активности леса,
расположенного в зоне отчуждения.
На площади 100 Га лесного массива возникла
необходимость измерения гамма излучения. Для
этого использовалась фирменная разработка
компании R-nox – 150 счетчиков Гейгера-Мюллера с
GPRS модемом, работающих от встроенного
аккумулятора. По факту разрядки аккумулятора
возникала потребность его замены, а в данном
случае, отдельный человек, постоянно находившийся
в радиоактивном лесу.