Energieautonomer Funknetzwerkknoten für Luftfahrzeuge

Abstract

Energieautonome Funknetzwerkknoten sind die Grundlage für vielfältige Überwachungsaufgaben, die drahtlos übernommen werden können. Ein Sensornetzwerk ist in der Lage Überwachungsaufgaben kosteneffizient zu übernehmen wenn Maßnahmen zur Energieversorgung wegfallen. Daher ist dieser Ansatz für die Luftfahrtindustrie interessant, um z. B. die Flugzeugstruktur hinsichtlich Schäden zu überwachen. Für energieautonome Aufgaben ist einerseits der Energieverbrauch des Funksensorknotens wichtig und andererseits die Verfügbarkeit einer regenerativen Energiequelle. Zudem wird ein effektives Energiemanagement benötigt, das die regenerativ gewonnene Energie in eine für den Sensor geeigneten Parameterbereich umwandelt. Im Folgenden wird ein solches System für den Einsatz in Luftfahrzeugen vorgestellt, bestehend aus Funksensorknoten, Energieverwaltungseinheit und einer regenerativen Energiequelle. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der regenerativen Energiequelle, welche auf einem thermoelektrischen Generator (TEG) beruht, der sich die wechselnden Temperaturen in der Flugzeugstruktur bei Start und Landung zunutze macht. Eine Seite des thermoelektrischen Generators wird der sich ändernden Umgebungstemperatur ausgesetzt, während die andere mit einer Wärmekapazität verbunden wird. Durch diesen Ansatz wird ein Temperaturgradient am TEG erzeugt und über den Seebeck-Effekt eine autonome Energiequelle geschaffen. Das Gesamtsystem wurde in einer Klimakammer getestet und die ersten Ergebnisse sind vielversprechend.