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Los supercondensadores son un componente electrónico indispensable en muchas aplicaciones de IoT en la actualidad. Esto es especialmente cierto ya que muchos dispositivos de IoT integran cada vez más dispositivos de recolección de energía a bordo como un medio para extender la vida útil de la batería. Este tipo de sistemas a menudo emplean supercondensadores y baterías que funcionan como dos componentes discretos al unísono para alimentar el dispositivo.

A juzgar solo por el costo del reemplazo de la batería, no es de extrañar que las empresas estén buscando una opción de energía más sostenible para los dispositivos de IoT. Imagen utilizada por cortesía de Xidas

La empresa de IoT Xidas ahora está desafiando esta práctica de diseño común con su producto más nuevo, que reúne una batería de iones de litio y un supercondensador en un solo dispositivo.

La necesidad de supercondensadores en el IoT de recolección de energía

Para algunos diseños de IoT, los supercondensadores se han convertido en un elemento básico por varias razones. Si bien las técnicas de recolección de energía en IoT pueden parecer una solución sostenible, estas fuentes no son confiables para la energía continua. Sin un elemento de almacenamiento, el dispositivo solo funciona cuando se está recolectando energía; para la captación solar, ¡un dispositivo solo funcionaría durante el día!
En muchos dispositivos, una batería recargable es una solución al problema. Pero IoT, una tecnología de bajo consumo por naturaleza, es única. Estos diseños a menudo se refieren a comunicaciones de RF, empleando protocolos como IEEE 802.15.4 (Zigbee), 802.11 (WLAN) o GSM / GPRS. Estos protocolos requieren un pico de potencia significativamente mayor para transmitir datos a través de redes inalámbricas, y los picos pueden ocurrir con una frecuencia alta.

Los dispositivos de IoT experimentan pulsos de potencia al transmitir. Imagen utilizada por cortesía de Medium

Aquí es donde un supercondensador triunfa sobre una batería: puede cargarse y descargarse a un ritmo significativamente más rápido que las baterías estándar de iones de litio. Además, los picos grandes pueden reducir el voltaje de una batería a niveles inutilizables y dañar la batería. Esto hace que los supercondensadores sean más adecuados para proporcionar pulsos de alta frecuencia que las baterías de iones de litio.
El supercondensador actuará como un amortiguador, almacenando la energía necesaria para la actividad de RF.

Supercondensadores y baterías: ¿un equipo natural?

Si bien los supercondensadores superan a las baterías de alguna manera, un supercondensador por sí solo a menudo no es suficiente. Por lo general, los supercondensadores no son tan adecuados para el almacenamiento a largo plazo como las baterías de iones de litio debido a sus altas tasas de descarga. Esto se convierte en un problema cuando un dispositivo de recolección de energía (como un panel solar) no está produciendo electricidad y la energía debe almacenarse a largo plazo, no solo para la potencia máxima, sino también para respaldar el funcionamiento del dispositivo en general.

Comparación lado a lado del rendimiento de un supercondensador con una batería de iones de litio. Imagen utilizada por cortesía de Maxwell Technologies y Battery University

En la mayoría de los dispositivos de IoT que recolectan energía, un supercondensador se aumentará con una batería recargable por este motivo. A menudo, la batería funcionará cargando el supercondensador a baja potencia, luego, cuando se requieren ráfagas de energía, el supercondensador puede suministrar lo que se necesita. Si la potencia pico necesaria excede la cantidad que la batería puede suministrar, entonces la batería puede cargar el supercondensador a baja potencia y el supercondensador puede entregar ráfagas de alta potencia.
De esta manera, los beneficios de las baterías recargables (es decir, Li-ion o Li-Po) se combinan con los beneficios de los supercondensadores en un dispositivo IoT.

Xidas reclama lo mejor de ambos mundos

Xidas, una empresa centrada en soluciones de IoT, ha lanzado una estructura de diseño novedosa que podría mejorar los beneficios simbióticos de las baterías recargables y supercaps. En lugar de separar una batería y un supercondensador entre sí, ¿por qué no integrar ambos en un dispositivo de almacenamiento de energía?

Especificaciones RHB-1530. Imagen utilizada por cortesía de Xidas

Según la hoja de datos, el dispositivo tiene un condensador de 240 mAh a 4,1 V, capacidades de corriente de pulso de 3000 mA y un voltaje final de descarga máximo de 2,5 V. manteniendo niveles de voltaje viables.

El discurso continuo del poder de IoT

La alimentación de dispositivos de IoT ha sido una conversación de diseño continua en los últimos meses. Aunque Arm anunció recientemente sus intenciones de reutilizar la tecnología RFID para "IoT sin batería", empresas más pequeñas como e-peas y Sequans han combinado circuitos integrados basados ​​en células fotovoltaicas y supercondensadores de doble célula junto con módulos LTE-M / NB-IoT para Potencia "ininterrumpida y sin mantenimiento".
Alternativamente, empresas como Innophase están investigando módulos multiprotocolo para abordar los desafíos de alto consumo de energía de Wi-Fi en dispositivos IoT que funcionan con baterías. Los investigadores también han mostrado un gran interés en el avance de la tecnología de supercondensadores, con algunos investigando supercondensadores de carga rápida y otros explorando materiales de supercapacitores ligeros para extender la vida útil de la batería para dispositivos electrónicos móviles.
El avance de Xidas de combinar un supercondensador con una batería recargable representa otro método para crear diseños de IoT más pequeños, más simples y más eficientes.

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¿Cuál es su opinión sobre el cambio hacia la IoT sin batería? ¿Qué avances le parecen prometedores y qué desafíos aún deben superarse? Comparta sus pensamientos en los comentarios a continuación.