Att skörda vibrationsenergi är inget nytt. Redan för tjugo år sedan testade ett flertal stora industriföretag tekniken utan större framgång. Problemet då var främst att sensorerna som ska strömförsörjas både var för dyra och slukade för mycket ström.

Viktor Börjesson

– Men på senare år har sensorerna blivit billiga och väldigt strömsnåla. Det har öppnat ett fönster för tekniken som återigen blivit aktuell när det numera räcker med milliwatt, eller kanske mikrowatt, för att driva sensorerna, säger Viktor Börjesson, vd på Revibe Energy, och konstaterar:

– Det är ju även därför batterier fungerar i många tillämpningar idag. För tio år sedan lagrade ett batteri för lite energi för sensorernas behov.

I grunden använder företaget elektromagnetisk induktion för att fånga upp vibrationer. Till skillnad mot piezoelektrisk teknik – som är ett annat betydligt hetare skördealternativ i forskarvärlden – är elektromagnetisk induktion generellt mer robust.

  En piezokristall är ganska ömtålig. Sätter du en sådan lösning i tung industri, som gruvindustri, då är det svårt att bygga så att den håller en längre tid.

Piezoelektrisk teknik ger dessutom relativt lite energi. Samtidigt skapar den små lösningar som är billiga att producera och passar i många sammanhang.

Med elektromagnetisk induktion går det att få ut betydligt mer effekt. En lösning kan alstra från mikrowatt till flera hundra milliwatt beroende på hur konstruktionen ser ut och i vilka miljöer den används.

– Vi ser piezo mer som ett komplement till oss. Det finns många fler piezobaserade lösningar och som det är nu hjälper vi varandra att hitta affärer, säger Viktor Börjesson, och förtydligar:

– Vår stora konkurrens kommer från batterier och kablar. Många känner till det och ser det som enkelt att använda. De flesta tänker inte ens på att det finns alternativ när de ska bygga sin lösning.

Kärnan i Revibes produkt är en magnet, en spole och rörliga delar. Sedan ingår även en del elektronik och någon form av superkondensator, kondensator eller batteri som lagrar energin och vid behov levererar den till kundens sensorer. Det ger en lite större och dyrare lösning, men i stora volymer menar företaget att den blir mer kostnadseffektiv än alla alternativ, även batterier.

Här kommer patentet från Saab in – en mekanisk konstruktion i form av ett fjädersystem. Den lägger grunden för en extremt hållbar, men ändå kompakt lösning. Det handlar alltså om en rörlig konstruktion som företaget fortsatt att optimera i varje detalj.

– Vi har fysiker som teoretiskt maximerar relationen mellan spole och magnet och rörliga delar, för att få ut så mycket av tillgänglig rörelseenergi som det går. Likaså har vi mekanikkonstruktörer som realiserar teorierna.

– Resultatet är att vi får ut mer uteffekt per volymenhet än andra. Vi kanske genererar samma effekt, men andras lösningar är då fyra gånger tyngre och större.

Utvärderingspaket som Revibe säljer genom bland annat Digi-Key.

Hittills har företaget tagit fram en handfull grundmodeller som täcker lite olika frekvensområden från 10 Hz upp till 150 Hz, och som bland annat går att köpa via Digi-Key.

Ofta börjar ett projekt med att kunden köper ett utvärderingspaket från just Digi-Key och testar. Därefter anpassar Revibe grundmodellen till kundens speciella krav. I bästa fall är det bara små ändringar som krävs, som hur enheten ska fästas i en tillämpning.

En nackdel med alla dagens vibrationsskördande tekniker är att det inte finns någon som kan jobba över ett stort frekvensområde. En smidigt detalj i Revibes teknik är att önskad skördefrekvens ställs in under tillverkningen. Inställningen görs genom att två delar enkelt justeras. Det betyder att alla enheter som tillverkas vid en viss tidpunkt inte nödvändigtvis måste anpassas till samma skördefrekvens. Det är en del av det nämnda patentet, som också bidrar till att enheten blir väldigt robust.

När en enhet är tillverkad har den däremot en permanent skördefrekvens. Säg att den främst ska körda vibrationer på 60 Hz. Då ställs den under produktion in för maximal skördning vid 60 Hz, med en bandbredd på 3-4 Hz åt vardera håll. Bandbredd definieras här som den frekvens där den skördade effekten är hälften av toppeffekten.

– Spontant kan man tro att det är en väldig begränsning, men tar man till exempel tåg så förändras visserligen vibrationsfrekvensen lite av hastigheten och andra faktorer, men det finns nästan alltid vibrationer på runt 60 Hz.

En rälsmonterad enhet som omvandlar vibrationer till elektricitet när tåg passerar.

Den viktigaste branschen för Revibe i dag är tågindustrin. Tidigare har företaget arbetat i ett projekt med Deutsche Bahn, som testat tekniken placerad på rälsen för att räkna hur många tåg som passerat. Det fungerade bra, men det projektet är inte aktivt idag.

– Istället arbetar vi i flera projekt där skördaren sitter på tåget för tillståndsövervakning av olika viktiga delar. Tyvärr kan jag inte ge några detaljer för vi har sekretessavtal med alla som vi jobbar med.

Bygg- och gruvbranschen är två andra områden som företaget också är aktivt inom, även om det inte kommit lika långt där.

På frågan om vad företagets säljpitch är blir svaret tydligt: det absolut viktigaste är hur mycket effekt enheten ger i relation till konkurrenterna, hur stor enheten är och hur hållbar den är.

Sen kommer såklart priset. Då gäller det att beräkna hur kostnadseffektiv en lösning är under en lång tid jämfört med att använda batterier. Här handlar det om att ta med i beräkningen vad det kostar att efter en tid byta en stor mängd batterier på exempelvis ett tåg. Eller kostnaden för den minskade uppdateringshastigheten – och därmed minskad överförd datamängd – som blir en konsekvens om man vill att ett batteri ska hålla uppåt 20 år.

– Vi riktar in oss på tillämpningar där kunden ska ha tusentals enheter, som ska användas många år i fält. Alltså klart längre än vad ett vanligt batteri räcker. Då börjar man tjäna tillbaka pengarna som man har investerat.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Under förra året märktes tydliga tecken på att potentiella kunder började inse fördelen med Revibes teknik. Allt fler hörde själva av sig för att ta reda på hur de kunde få hjälp.

Just nu håller företaget på att skala upp sin produktion i Borås, där det slutmonterar alla sina produkter. Tanken är att redan nästa år börja leverera tusentals enheter till en kund som börjat expandera.

– Vi har mycket spännande på gång, även om vi fått en liten paus på grund av Corona, men förhoppningsvis kan vi fortsätta att expandera i god takt nästa år när allt rullar igång igen, säger Viktor Börjesson.