環境物聯網低電池依賴達陣　無電池/低功耗重塑永續未來(1)

隨著企業努力創造更環保、更具生態意識的產品和設備生態系統，物聯網世界也在不斷適應此一轉變。從鎖和感測器等智慧家庭設備，到工廠監控和機械感測器等工業設備，無電池和低功耗解決方案正在徹底改變和重塑可持續物聯網的未來，並產生全新的概念－環境物聯網(Ambient IoT)。

關於電池的挑戰

物聯網是要創造一個相互連接的世界；創新和智慧設備彼此無縫互通，改變日常生活中體驗科技的方式。但是，每個裝置都需要通電才能實現這種級別的互連。雖然這種電源可以有許多來源，但物聯網設備最常見和最簡單的來源是傳統電池。

那麼，問題是什麼呢？如果傳統電池是最簡單的解決方案，為什麼消費者和設備製造商突然開始追求無電池的未來？

首先，電池對環境是一種威脅。不僅它們的處理不方便，而且不當的處理和回收做法對生態系統造成了重大危害。每年有超過150億個廢舊電池被送往垃圾掩埋場。它們含有酸和鉛、汞等有毒金屬，導致約90萬噸污染土壤和地下水的有害廢物排放到環境中。

其次，電池的使用壽命有限。這讓使用者需要不斷更換或充電，這可能是昂貴和耗時的，具體取決於裝置的類型，它消耗多少電力，以及電池需要更換或充電的頻率，也增加了設備的維護成本。

第三，隨著網路中連接裝置的數量預計將迅速成長，電池的數量亦會大幅成長。依賴電池的物聯網連接優勢概念影響了它們的採用和可擴充性。

為了解決電池給智慧連接設備帶來的挑戰和缺點，物聯網的先驅們正在朝著一個新的、有能源意識、無電池連接設備的未來前進。此一物聯網領域統稱為環境物聯網，旨在實現無縫連接，而不會帶來環境負擔和功能影響。

環境物聯網降低電池依賴

環境物聯網是指連接物聯網設備的類別，這些設備收集自然可用的能量，如磁場、電場、光、熱差、動能和振動，為它們供電。這些能源，也被稱為環境能源，可以減少對電池的依賴，甚至可能取代對電池的需求，而使產品具有靈活的形狀因素，降低BOM成本，並延長產品壽命。

這裡一個重要的術語是收集。環境物聯網和能量採集(Energy Harvesting)是不同但相關的概念。能量採集是指利用、轉換、然後儲存來自各種環境源能量的過程，如太陽能、射頻電磁波和物理振動。環境物聯網利用能量採集技術為新時代的設備提供動力，這些設備的目標是依賴短距離無線連接的應用，包括智慧家庭設備，如開關和鎖、智慧建築、資產追蹤、智慧計量和工廠自動化。

然而，在談到如何實現環境物聯網的應用之前，應先深入瞭解為什麼節能解決方案不僅對物聯網至關重要，而且還可能改變遊戲規則。

開發人員應擁抱環境物聯網設計

有了環境物聯網，智慧設備現在可以依靠自然能源來獲取電力並保持連接，而不是依賴傳統的電池。這些來源(如光、熱、運動等)延長了設備的使用壽命，並顯著減少了電池對環境的有害影響。但是，依賴這些能源的動力怎麼會比依賴傳統電池更好呢？為什麼會突然轉向使用可再生能源為設備供電？原因包括：

為客戶創造更環保的未來

不依賴電池，或者減少智慧設備的消耗，有助於建立一個更健康的生態系統。如前所述，不適當的電池回收或處理做法會釋放出有毒金屬，如鉛、鎘、汞和鋰，而污染環境。

提高可擴充性

物聯網解決方案的強大程度取決於其網路和採用規模。擁有一個更密集和更可靠的網路可以增加設備之間通訊的範圍和頻率。例如，與附近的閘道通訊在資產追蹤中非常重要，以確保更好的可追溯性並減少丟失貴重物品的風險。另一個例子是智慧建築，如果部署更多的感測器，但每一個都需要電池成本和更換，便會降低大規模部署的好處，將無電池節點整合到網路中可以緩解這個問題。此外，當供應無法跟上不斷更換電池的需求時，就會導致可擴充性問題。

有助於長期節省成本

不依賴傳統電池為設備供電，可以在很多方面影響BOM成本。一方面，它可以透過消除不斷更換電池的需要來降低成本。另一方面，也可能增加BOM成本，因為像整合電源管理系統這樣的能量採集元件可能比傳統電池安裝成本更高。然而，無電池設備減少維護和延長使用壽命所節省的長期成本，往往超過開發這些設備所增加的初始成本。

此外，傳統電池必須定期更換或充電。這種維護不僅耗時，而且還增加了與擁有和維護智慧設備相關的總體成本。僅在美國，平均每個家庭每年購買90多顆電池，其中大多數電池的使用壽命甚至不到10年。

培養創新

無電池架構消除之前為傳統電池預留空間的需要，允許更精巧的設備。這對可穿戴設備和植入式醫療設備等尤其有益，因為尺寸和重量是必不可少的考慮因素。這種無電池設計還有助於製造更耐用的設備，消除與電池退化和故障相關的風險。此外，節省的硬體空間還可用於添加更多外部元件，推動電路板物理設計和技術特性的創新。這種對無電池設備的推動也成為物聯網中環保和可持續創新發展的催化劑。

環境物聯網低電池依賴達陣　無電池/低功耗重塑永續未來(1)

環境物聯網低電池依賴達陣　無電池/低功耗重塑永續未來(2)