Energian kerääminen kapasitiivisesti keski- ja suurjännitelinjasta

IoT-laitteilla voidaan mitata monia asioita lämpötilasta ilmanpaineeseen. Yleisin energianlähde näille laitteille on paristo. Mutta kun paristo tyhjenee, se täytyisi vaihtaa ja siitä syntyy kustan nuksia muun muassa työnä ja uusina paristoina. Mikäli laitteita on todella paljon, paristojen vaihtoa voidaan joutua tekemään jatkuvasti. Yksi ratkaisu tähän ongelmaan on kerätä energia laitteelle paikan päältä ilman paristoa. Tässä työssä on tutkittu energiankeräämistä suurjännitelinjoista IoT-laitteelle. Menetelmänä käytetään potentiaalieroa suurjännitelinjan ja maapotentiaalin välillä. Tutkimus tehtiin kahdella menetelmällä, jossa energiakeräin oli matalassa potentiaalissa ja korkeassa potentiaalissa. Kor keassa potentiaalissa energiakeräin kiinnitetään suoraan voimalinjaan kiinni, jossa sähkökenttä on voimakkaimmillaan. Matalassa potentiaalissa keräin on kiinni maapotentiaalissa ja mahdolli simman lähellä sähkökenttää. Sähkölinjoja on Suomessa erikokoisia ja tässä on enimmäkseen testattu 20 kV ja 110 kV siirtolinjojen sähkökenttiin. Muutamia kokeita tehtiin myös matalassa potentiaalissa 400 kV linjan alla. Kapasitiivisesta energiakeräimestä tehtiin kolme prototyyppiä, joilla suoritettiin mittauksia. En simmäisellä testattiin vain ylipäätään mahdollisuus toimia laboratorio-olosuhteissa. Toisella ha luttiinkin sitten jo optimoida keräystehoa ja varastoida energiaa. Viimeinen prototyppi yhdisti energiakeräimen energianhallinnan kanssa ja tarkoitus oli sähköistää RuuviTag IoT-laite. Energiakeräin ja energianhallinta pystyivät keräämään tarpeeksi energiaa IoT-laitteelle 20 kV ja 110 kV jännitteillä laboratorioympäristössä. Keräin laitettiin sekä korkeaan että matalaan poten tiaaliin. Maadoitettujen seinien läheisyyden takia 400 kV jännitettä ei kokeiltu mutta simulaati oiden ja oletusten perusteella energiankeräysteho voidaan olettaa olevan suuri. Lopuksi energiakeräimelle tehtiin kenttäkoe yhdessä Vaasan Sähköverkon kanssa Gerbyn säh köasemalla. Kapasitiivinen energiakeräin asetettiin maadoitettuun tolppaan noin kahden metrin päähän 110 kV jännitejohtimesta. IoT-laitteen lähettämät tiedostot kerättiin Raspberry Pi pie noistietokoneella. Koejakson jälkeen todettiin kapasitiivisen energiakeräimen toimivan kentällä. Puutteita oli eniten vastaanottimessa mutta niistäkin huolimatta voidaan todeta keräimen toi mivan.