Green ICT @ FMD Reference DataMEMS Energy Harvesting für Machine Monitoring
- CO₂-Bilanz von Sensoren-Modulen-Systemen
Technologiebeschreibung:
Anhand eines realen Einsatzzenarios für einen zustandsüberwachenden autonomen Sensor, definiert durch die Firma Framatome, wird ein quantifizierter Vergleich der CO2-Ökobilanz einer Energieversorgung durch ein MEMS Energy Harvesting oder mittels Batterie verglichen. Das Energy Harvesting erfolgt mit Hilfe des piezoelektrischen Effektes.
Bezugsgröße:
Pro Sensor
Copyright:
Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT) - Dieser Datensatz ist im öffentlich geförderten Projekt Green ICT @ FMD entstanden und ist zu 100% vom BMBF gefördert. mehr InformationenSystemgrenzen:
cradle-to-gate and NutzungsphaseMethodische Aspekte:
Die PowderMEMS® Technologie erlaubt es unterschiedliche Materialien in die Schwungmasse zu integrieren, welches mit den bisherigen Methoden nur unzureichend möglich ist. Dadurch ist es möglich Mikromagnete zu integrieren und eine magnetische Anregung zu realisieren. Für den Anwendungsfall wird eine magnetische Anregung gewählt und ein entsprechender MEMS-Harvester ermittelt der optimiert ist bezüglich seines CO2-Fußabdrucks. In der FEM-Simulation wird neben der elektrischen Leistung auch der material- und designspezifische CO2-Fußabdruck als Figure of Merit berücksichtigt. Zur Optimierung werden über eine Parameterstudie verschiedene Designs betrachtet.
Datenqualität, -herkunft:
Für den Harvester: Hybrider Ansatz: Scope 1 und Scope 2 über Treibhausgasbilanz des Gesamtinstituts per Top Down, Scope 3 über Bill of Materials (BOM) teilweise abgedeckt, soweit die CO2 Werte der Chemikalien verfügbar sind, Modellierung mittels Sphera LCA for Experts; Für die Batterie: S. Benecke, “Systemverhalten von Energy Harvestern in autonomen Sensoren unter Betrachtung der Wechselwirkung von Funktionalität und Umweltverträglichkeit,” Ph. D. Dissertation, Technische Universität Berlin, Berlin, 2019. Lithium-Manganoxid-Batterieeinheit Typ CR 2/3 AA
Datenübersicht:
| Wert | Einheit | |
|---|---|---|
| Einsparung | Best Case: 86,4; Mid Case: 72,5 | % |
| Global Warming Potential | Best Case: 790; Mid Case: 663 | g CO2e |
Für den Best Case müssen die Designrichtlinien genau erfüllt sein, im Mid Case werden gewisse Abweichungen angenommen. Damit werden die in der Realität bestehende Schwankungen im Herstellungsprozess berücksichtigt. Die Ausgangsleistung des Harvesters pro Fläche ist im Mid Case ca. halb so groß wie im Best Case. Es wird eine Betriebsdauer von 12 Jahren betrachtet. | ||