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Energy Harvesting in der Materialflusstechnik
16.04.2010 | Funk-Schaltgeräte setzen sich auch im Materialfluss durch. Mit gutem Grund: Gerade wenn alles in Bewegung ist, können kabelgebundene Schalter stören. Noch konsequenter lässt sich das Funk-Prinzip verwirklichen, wenn man kabellose und batterielose Geräte nutzt, die nach dem Prinzip des „Energy Harvesting“ arbeiten. Auch hierfür gibt es bereits Einsatzbeispiele im Materialfluss.
Die Aufgabenstellung wird fast jedem
Betriebstechniker bekannt sein: Um ein zeitsparendes Öffnen und Schliessen von
Industrietoren auch vom Gabelstapler aus zu ermöglichen, soll an der
Hallendecke ein Zugschalter installiert werden, an dem ein Seil befestigt wird.
Ein solcher Schalter kann kostengünstig beschafft und montiert werden. Anders
sieht es mit der Installation aus: Die Stromzuleitung muss in der Regel über
viele Meter bis zum gewünschten Punkt verlegt werden – das kostet Zeit und
Geld.
Kleinst-Kraftwerke
im Schalter
Dieses Problem kann man nun elegant lösen, indem
man einen Zugschalter von steute einsetzt, der nach dem Prinzip des „Energy
Harvesting“ arbeitet. Das funktioniert folgendermassen:
Wenn der Bediener am Zugseil zieht, betätigt er den Schaltstössel. Dieser ist
mit einem miniaturisierten elektrodynamischen Energiegenerator verbunden, der
kinetische in elektrische Energie umwandelt. So wird aus der Bewegung Strom erzeugt,
mit dem der Schalter ein Signal an eine Empfangseinheit senden kann. Das Sendeprotokoll
ist der jeweiligen Sende- und Empfangseinheit eindeutig zuzuordnen, so dass
auch mehrere Schalter gleichzeitig senden können, und für jeden Befehl werden mehrere
Telegramme gesendet. Auf diese Weise wird eine hohe Übertragungssicherheit gewährleistet.
Bild 1 (Wireless-Zugschalter):
Zugschalter mit „Energy Harvesting“-Technologie
generieren Energie aus der Umgebung. Deshalb kommen sie ohne Kabel und ohne Batterie
aus – ideal für die Betätigung von Industrietoren.
Die Reichweite des Signals beträgt 300 Meter im Freien. 
Die Reichweite des Signals beträgt 300 Meter im
Freien und 30 Meter in geschlossenen Räumen. Wenn grössere Entfernungen zu
überbrücken sind, kommen Repeater zum Einsatz. Für die Auswertung stehen verschiedene
Empfänger zum Schaltschrankeinbau zur Verfügung. Eine
nur 100 mm lange Antenne, die per Magnet am Schaltschrank angebracht werden
kann, empfängt die Signale. Als Alternative zum Energiegenerator werden auch
Funk-Schaltgeräte angeboten, die die Energie über eine miniaturisierte
Solarzelle erzeugen. Ein integrierter Energiespeicher sorgt dafür, dass die
Geräte bis zu 48 Stunden Dunkelheit überbrücken können.
Bild 2 (Auswerteeinheit/ Repeater): Neben verschiedenen Auswerteeinheiten zum
Schaltschrankeinbau stehen auch Repeater zur Verfügung, die die Reichwerte der
Signalübertragung erhöhen.
Kreative Anwender finden neue Einsatzmöglichkeiten
Die Vorteile, die das Energy Harvesting bei diesem
Anwendungsbeispiel bietet, sind so offensichtlich, dass mit dem kabellosen
Zugschalter schon zahlreiche Hallen-, Sektional- und Schnelllauftore betätigt
werden. Damit sind die Möglichkeiten dieser Technologie in der
Materialflusstechnik aber noch nicht erschöpft. Sinnvoll ist ihr Einsatz auch
an mobilen Transportgeräten wie z. B. einem Satellitenfahrzeug, das an der
Verladestation eines Chemieunternehmens eingesetzt wird. Das Fahrzeug meldet
über einen kabellosen Positionsschalter an die Leitwarte, wenn es an einem
Bahnwaggon angedockt hat. So kann man auf aufwändige Schleifleitungen oder
Energiezuführungen verzichten. Hier kommt die ATEX-gerechte explosionsgeschützte
Ausführung des Systems zur Anwendung, die erst vor Kurzem dem Markt vorgestellt
wurde. Sicherungssystem an der Verladerampe
Ein weiteres Anwendungsbeispiel erhöht die
Sicherheit an der Rampe. Ein Hersteller von Lkw-Verladesystemen entwickelte auf
der Basis der energieautarken Funk-Schaltgeräte einen transportablen
Unterlegkeil, der den Lkw, der gerade be- oder entladen wird, am Wegfahren hindert. Ein Funk-Positionsschalter überwacht die Position des
Keils. Das Signal kann z. B. eine Ampel schalten, die Öffnung bzw. das
Schliessen des Verladetors veranlassen oder externe Sicherheitseinrichtungen
aktivieren. Auf diese Weise vermindert man das Risiko, dass es zu
Staplerunfällen an der Rampe kommt.
Bild
3 (LKW Laderampe): Ein Wireless-Positionsschalter ist ein wichtiges
konstruktives Element bei einer innovativen Sicherheitseinrichtung für die
LKW-Beladung.
Bei der CARL GEISSER AG, die das steute-Programm in
der Schweiz vertreibt, ist man gespannt, welche Einsatzfälle in der
Materialflusstechnik künftig noch realisiert werden. Der Einstieg in die neue
Technologie ist leicht: Geisser bietet unter anderem ein „Starterpaket“ mit
Zugschalter und Empfangseinheit an, das in ganz wenigen Schritten installiert
und in Betrieb genommen werden kann. Übrigens sehen viele Experten im Energy
Harvesting eine echte Zukunftstechnologie. Sie rechnen zum Beispiel mit
Handys, die sich über die Körperwärme aufladen. Und für den Industriesektor
könnte es in Zukunft kabellose Funk-Schalter geben, die die benötigte Energie
aus Vibrationen oder aus Temperaturunterschieden generieren. Generalvertretung für steute in der Schweiz:Carl Geisser AG, Industriestrasse 7, 8117 Fällanden,
Telefon 044-806 65 00, Fax 044-806 65 01,
E-Mail: info@carlgeisser.ch, Internet: www.carlgeisser.chGeschäftsführer: Bruno Senn
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