Ziel des Kurses
Unser tägliches Leben wird von einem umfassenden, allgegenwärtigen und ubiquitären Informationssystem beherrscht, dessen «Gittergrösse» erstaunlich klein ist und kontinuierlich schrumpft. Implantierte und tragbare biomedizinische Geräte, sensorgestützte Navigation, tragbare Multimediageräte, verteilte Sensornetzwerke, Smart-Label-Technologien, mobile Kommunikation oder tragbare IT-Systeme sind die Vorreiter dieses revolutionären Trends, der in nahezu jedem Lebens- und Arbeitsumfeld an Bedeutung gewinnt. Damit einhergehend stellt sich die ernsthafte Frage, wie ein weit verteiltes Netz von eingebetteten Systemen mit Energie versorgt werden soll.
Micro Energy Harvesting, d.h. die Umwandlung von Umgebungsenergie in die für ein eingebettetes System benötigte Versorgungsenergie, ist eine vielversprechende Perspektive, da sie die Knotenpunkte wirklich energieautark machen würde, ohne dass sie Stromnetze oder Batterien benötigen. Ein einfacher Austausch der Batterie oder des Netzkabels durch ein lokales «Mikrokraftwerk» löst die Aufgabe jedoch nicht. Im Gegensatz dazu ist bei der Mikro-Energiegewinnung ein sorgfältiges Design des gesamten eingebetteten Systems erforderlich. Mikro-Energiewandler müssen in Grösse und Funktion auf den jeweiligen Einsatzort abgestimmt sein. Die schwankende Verfügbarkeit der Umgebungsenergie erfordert eine effiziente Zwischenspeicherung zur Überbrückung von Phasen geringer Versorgung, da das Reservestromnetz nicht verfügbar ist. Ein effizientes Energiemanagement muss die elektrische Energie in optimaler Weise zwischen allen Teilsystemen übertragen. Schliesslich muss der Energieverbrauch des Systemknotens selbst durch geeignete Konstruktions- und Systemsteuerungsmaßnahmen in hohem Masse minimiert werden.
Diese Themen definieren ein äusserst umfangreiches Gebiet der Forschung und Entwicklung, das nicht ohne weiteres in einem eintägigen Kurs behandelt werden kann. Daher wird dieser Kurs zum einen einen Überblick über den aktuellen Stand der Technik bei Mikrogeneratoren mit einigen detaillierten Anmerkungen zur Generatorauslegung, eine gründliche Beschreibung der relevanten Energiespeicherkonzepte und einen Überblick über das elektronische Energiemanagement geben. Abschliessend werden praktische Beispiele für energieautarke eingebettete Systeme in verschiedenen Anwendungsbereichen diskutiert, z.B. in der Gebäudeinfrastruktur oder im Automobilbereich.
Zielgruppe
Dieser Kurs richtet sich an den praktizierenden Wissenschaftler oder Ingenieur, aber auch an einen technischen Marketingverantwortlichen, um einen Überblick über das weite Feld des Energy Harvesting zu geben und auch ein ausgewähltes, vertieftes Wissen über verschiedene Bereiche dieser weit verbreiteten Disziplin zu vermitteln, z.B. das Design von Mikrogeneratoren, des Energiemanagements und einen Einblick in Anwendungsszenarien.
Inhalt des Kurses
Sprache des Kurses
Englisch
Trainer
Prof. Dr. Peter Woias ist Ordinarius und Leiter des Labors für MEMS-Entwurf am Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Deutschland. Seine aktuellen Forschungsschwerpunkte sind Mikrofluidik für medizinische Anwendungen, chemische Mikroverfahrenstechnik, Mikroenergietechnik und Mikrofabrikation. Zurzeit ist er Mitglied des Exzellenzclusters livMatS, wo er den Forschungsbereich A zur «Energieumwandlung und -speicherung» leitet. Seine eigene Forschung im Bereich Energy Harvesting befasst sich mit piezoelektrischen, triboelektrischen, Elektret- und thermoelektrischen Generatoren, mit Leistungsmanagement-Elektronik und mit energieautonomen eingebetteten Systemen.
Anmeldeschluss
21. Oktober 2024