Vibrationerna ska driva trådlösa nätverk
I Göteborg finns tekniken för att utvinna energi ur vibrationer. Processindustrins pumpar, fläktar och kompressorer är suveräna energikällor. Utmaningen är att hitta företag som redan har trådlösa sensornätverk som kräver en annan slags energiförsörjning än batterier.
Frågan är när det hela började. Var det när uppfinnaren Per Cederwall för första gången skissade på sin idé? När hans arbetsgivare tog patent 2006? Eller när Saab beslutade att låta någon annan vidareutveckla konceptet?
Utan dessa händelser skulle Process Nordic inte vara här i Mölndal hos Revibe energy. De har precis flyttat in på våning nummer åtta. Här finns gemensamt tekniklabb för alla inhyrda företag, en 3d-skrivare och ett lekrum. Inte ett enda barn syns till. Däremot verkar pingisbordet vara populärt hos några andra som hyr kontor längre bort i korridoren.
Arbetsmiljön står i bjärt kontrast till industrins. För det är där deras uppfinning passar bäst, i processindustrin med alla pumpar, kompressorer och fläktar som vibrerar. Dessvärre har de ännu inte hittat någon som haft all infrastruktur som behövs för att deras produkt ska vara tillräckligt åtråvärd.
– Tanken är att vår energiskördare ska ersätta batteribehovet hos trådlösa sensornätverk. I USA har skiffergasen drivit fram ett behov av att snabbt upprätta sådana trådlösa nätverk, men i Sverige finns inte motsvarande utveckling, så marknaden är inte lika mogen, berättar grundaren och vdn Viktor Börjesson.
I England finns ett företag som redan omsätter tiotals miljoner på sina energiskördare. Den främsta kunden är tågbranschen. Även Revibe energy har haft anledning att undersöka efterfrågan inom järnvägen.
– Fast det är svårt. Vibrationerna är så olika, det har alla känt som åkt med ett tåg som passerat en växel. Frekvenserna är olika, accelerationsriktningen och amplituden varierar. Därför är processindustrin idealisk eftersom vibrationerna är konstanta, säger medgrundaren Erik Godtman Kling.
Energiskördning är en urgammal teknik, för att vara lite göteborgsvitsig. Att dra upp gamla klockor kan nämligen vara ett sådant exempel. Rörelseenergin lagras mekaniskt i klockan som sen driver urverket.
Anledningen till att energiskördningen håller på att växa just nu är att dagens elektroniska komponenter blivit så små och energisnåla. Energiskördning ger effekter i milliwattområdet, så det är först nu som tekniken kunnat bli aktuell. Och eftersom Revibe energy ligger i framkant har det varit svårt för dem att hitta klockrena kunder.
Företaget hävdar att de har ett gäng intressanta testprojekt på gång, men för tillfället är allt hemligt så vi får inte veta vilka. Uppenbarligen måste de ha en hög automationsgrad med ett trådlöst sensornätverk på plats eller åtminstone under uppbyggnad. Process Nordic får i alla fall veta att Revibe energy varit på ett pappersbruk. Utfallet från det besöket är oklart.
Deras energiskördare bygger på elektromagnetiska principer. Ute på en bladfjäder sitter en magnet som sätts i rörelse på grund av den omgivande vibrationen. När magneten passerar en magnetkärna kopplad till en spole ger det upphov till ström. Denna ström kan sedan omvandlas för att passa olika behov.
En av nackdelarna är att varje energikälla har sin speciella egenfrekvens, och för att energiskördaren ska fungera optimalt måste den skräddarsys till denna frekvens för att komma i resonanssvängning. Optimeringen görs genom att ändra tjocklek och bredd på bladfjädern, inte i verkligheten, utan med hjälp av datorn och Fem-simuleringar.
– På grund av att vi är ett så litet företag har vi inte resurser att utveckla demoexemplar åt alla potentiella kunder. Å andra sidan kräver de flesta ett demoexemplar innan de vill ta ett investeringsbeslut, så vi befinner oss i en moment 22-situation, säger Erik Godtman Kling.
– Egentligen är det inte alls svårt att räkna hem vår produkt, men stora delar av industrin vet inte ens om att vi finns och kan erbjuda det här som ett alternativ till batteri eller kabeldragning, tillägger Viktor Börjesson.
Rent konkret måste vibrationerna motsvara ungefär 0,1g, där g står för gravitationskonstanten. För att avgöra om vibrationen är tillräcklig, lägg en bricka på utrustningen och se om den hoppar, i så fall är det fullt tillräckligt för energiskördning. En vanlig liten elmotor brukar räcka som energikälla.
När det gäller frekvensområde ska svängningarna ligga under 100 stycken per sekund.
– Tekniken är skalbar och kan användas ner till enstaka hertz. Det gör alltså att vi kan skörda energi hos en person som går i stadig takt, eller utvinna energi ur vattenvågor. Jag ser faktiskt ingen begränsning så länge det finns en vibrerande miljö, säger uppfinnaren och konstruktören Per Cederwall.
Han framhåller också livslängden hos bladfjädersvängande generatorer, som rätt dimensionerade kan hålla i 15–20 år, enligt honom. Till skillnad från roterande generatorer som behöver kuggväxellådor, vilket automatiskt innebär begränsad livslängd.
Kanske är det just på grund av deras övertygelse, att de kan driva stora delar av industrins sensorsystem, som gör att de känner en viss frustration över att utvecklingen inte går snabbare.
– Det pratas hela tiden om industri 4.0, trådlösa sensornätverk och automation men det händer inte så mycket. Vad är det som förhindrar utvecklingen? Trenden och kunskapen finns ju här! menar Erik Godtman Kling.
– Branschen behöver en attitydförändring och anamma ny teknik snabbare. Vi bidrar så gott det går men vi kan inte driva utvecklingen ensamma, säger Viktor Börjesson.
Men vad händer med driftsäkerheten om anläggningen drabbas av ett strömavbrott och vibrationerna avstannar? Sensorerna kan ju knappast fungera om de inte får någon ström?
– Vi tycker inte att vår energiskördare ska användas för att driva kritiska komponenter där tillförlitligheten måste vara på högsta nivå. Där batterier inte räcker till kan vi erbjuda en lösning, och för dem som vill bygga ut sina övervakningssystem för att veta mer om sina processer och kunna optimera sin produktion, säger Erik Godtman Kling.
För tillfället kan inte företaget erbjuda en helhetslösning med sensorer, energiskördare och energilagring. Istället levererar de skördaren till företag som kan erbjuda hela systemet, eller en inkapslad version som bara pluggas in och ersätter batteriet.
Hur började det hela nu då, fick vi något svar på den frågan?
Viktor Börjesson och Erik Godtman Kling gick båda på Chalmers entreprenörsutbildning. Saab kom in som extern idégivare och erbjöd dem att exploatera patentet och tillgång till Per Cederwall, som fortfarande till 80 procent arbetar på Saab.
– Vi sa genast att vi inte ville lansera en produkt för militära ändamål, utan vi vill hitta civila användningsområden, säger Viktor Börjesson.
Enligt killarna på Revibe energy är patentet tidigt, starkt och brett. De flesta andra patent har inte dykt upp förrän under det här decenniet.
– I slutet av den här månaden lämnar vi in ett nytt patent för att stärka vår position. Framöver kommer vi förmodligen att ansöka om mer nischade och teknikintensiva patent, snarare än konceptuella, säger Erik Godtman Kling.
Företaget ägs idag av ett par riskkapitalbolag, att par andra företag, två affärsänglar och företagets grundare. Förmodligen kommer de att vara riskkapitalfinansierade ett bra tag till, innan försäljningen kommer igång på riktigt.
– Men det gör vi snart. För två veckor sedan fick vi vår första order, säger Viktor Börjesson.
Text och foto: Jesper Gunnarsson
Artikel tidigare publicerad i Process Nordic nr 4s Automationsbilaga