能夠從所處環(huán)境中采集能量的系統(tǒng)已經(jīng)存在了，其中最為人所知的可能是自供電的手表。但是，現(xiàn)在的IC已經(jīng)能以和石英電子手表差不多的功耗執(zhí)行尖端的功能，因此催生了一場開發(fā)能量采集技術(shù)和標準的競賽。在很多應(yīng)用中，環(huán)境自身可以通過溫度差異、振蕩或光線來能夠提供所需的能量。
由于能量采集器一般需要很長時間才能夠采集到很少的能量，而這些能量隨后又會被傳感器上的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)損耗，因此在很多情況下采集器都帶有一個電容器來作為能量存儲子系統(tǒng)。在飛機制造、個人健康監(jiān)控系統(tǒng)或防入室盜竊檢測系統(tǒng)等各種應(yīng)用中，能量采集－或者說能量積聚，將形成一個規(guī)模可能達到數(shù)十億美元的市場。
柏林研究咨詢公司VDI/VDE Innovation + Technik GmbH“獨立微系統(tǒng)”研究項目負責人Marco Voigt表示，由于能量采集的重要性，已經(jīng)被德國聯(lián)邦政府納入其總值5億歐元（約億美元）的研究支持項目中。
有關(guān)能量采集的研究已經(jīng)展開了。例如，F(xiàn)raunhofer集成電路研究院（簡稱Fraunhofer IIS）就展出了一個基于半導(dǎo)體的熱力發(fā)電機（TEG），可以將溫差轉(zhuǎn)換成電能。這一設(shè)備佩帶在人身上，利用人體熱量作為能量來源。Fraunhofer IIS管理經(jīng)理Peter Spies表示，這一設(shè)備可用于醫(yī)療監(jiān)控裝置中。
利用人體熱量來產(chǎn)生電能的Fraunhofer能量采集器
另外，IMEC荷蘭分部最近也在利用壓電效應(yīng)來開發(fā)一個能源采集設(shè)備。該設(shè)備將機械振蕩轉(zhuǎn)換成大約40mw的電能。
IMEC研究人員Bert Gyselinckx表示，如今的壓電元件所用的材料都是鋯鈦酸鉛(PZT)。但是，這一材料在大規(guī)模生產(chǎn)時是很難處理的。他希望這一問題能在未來五年內(nèi)解決，而壓電能量采集器也能實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
還有一些公司則已經(jīng)取得了更大的進展。比如，Perpetuum公司的能量采集器就已經(jīng)進入了工業(yè)化生產(chǎn)階段。該公司的CEO Roy Freeland表示：“我們主要是通過一個圈磁體系統(tǒng)來將振蕩轉(zhuǎn)換成電能。”
Freeland將振蕩能和動能區(qū)分了開來。他說：“按照我們的定義，動能的頻率只有大約1Hz，是非常低的，和心跳頻率差不多。”Perpetuum公司目前在開展的一個動能研究項目－用于病人監(jiān)測系統(tǒng)的能量采集器，就是利用了這一點。目前Perpetuum公司的能量采集系統(tǒng)產(chǎn)量不高，而另一家公司則已經(jīng)進入了大規(guī)模生產(chǎn)。
EnOcean公司 (Germany)已經(jīng)在供應(yīng)電力動態(tài)能量轉(zhuǎn)換器，這種轉(zhuǎn)換器與開關(guān)無線連接，因此開關(guān)可以放置于室內(nèi)的任何地方，不需要通過線連接到電網(wǎng)，也不需要電池。按動按鍵所需的能量被轉(zhuǎn)換成無線發(fā)射器的電能，該發(fā)射器可以觸發(fā)電路來開啟室內(nèi)的燈光。EnOcean公司營銷經(jīng)理Zeljko Angelovski表示，雖然這種產(chǎn)品可能會被看作是種擺設(shè)，但該公司已經(jīng)賣出了數(shù)萬臺。
除了無線燈光開關(guān)，EnOcean還生產(chǎn)熱能和太陽能采集器。該公司的熱量采集器于今年7月發(fā)布，啟動電壓為10mV，遠低于其它產(chǎn)品所需的啟動電壓。
但是，能量采集器的突破并沒有到來。Wicht公司的分析人士Bouchaud表示，從數(shù)量上來看，這一技術(shù)的最大市場應(yīng)該是輪胎氣壓監(jiān)控系統(tǒng)（TPMS），預(yù)計應(yīng)用于MEMS技術(shù)的TPMS系統(tǒng)將在2012年左右開始飛速發(fā)展。傳統(tǒng)的TPMS是采用昂貴且笨重的電池來供電的，這也是TPMS中成本最大的組件。而新型TPMS則采用了振蕩能量采集器，可以從輪緣上移動到輪胎內(nèi)部，以獲得除壓力之外的更多信息，使得智能化輪胎能采集并發(fā)送輪胎氣壓、牽引力、磨損、溫度等更多數(shù)據(jù)。
