Internet of Things (IoT) nähdään usein energiasyöppönä ja elektroniikkajätettä lisäävänä teknologiana. Oikein suunniteltuna ja pitkä elinkaari huomioiden IoT voi kuitenkin muodostua keskeiseksi työkaluksi kestävän kehityksen edistämisessä – aina energiankulutuksen optimoinnista paristottomiin anturiratkaisuihin.
 Artikkelin kirjoittaja Geir Langeland toimii Nordic Semiconductorilla myynti- ja markkinointijohtajana. Hän aloitti Nordicilla jo syksyllä 1999. Myynnin ja markkinoinnin varatoimitusjohtajana Langeland on toiminut pian viiden vuoden ajan. |
Kestävä tuotantotekniikka on tärkeässä asemassa, kun halutaan käyttää järkevästi planeetan äärellisiä luonnonvaroja. Vaikka termiä on käytetty viime vuosina mantran tavoin, siitä on myös muodostunut liiketoiminnan ja taloudellisen aktiviteetin keskeinen tukipilari.
Monissa kestävän tekniikan aloitteissa IoT toimii pääasiallisena laite- ja ohjelmistoalustana. Vaikka toteutukset vaativat alkuvaiheessa merkittäviä energiakustannuksia, pitkällä aikavälillä panostukset maksavat nopeasti itsensä takaisin.
Transforma Insightsin ja 6GWorldin raportin Sustainability in New and Emerging Technologies in 2023 mukaan IoT-tekniikan hyödyntäminen kattaa valmistamisen ja käyttöönoton vaatimat energiakustannukset. Sen lisäksi se tuo säästöjä noin kahdeksan kertaa enemmän kuin mitä energiakustannuksiin on kulutettu.
Keräämänsä datan ansiosta IoT hyvittää ympäristöjalanjälkensä jopa moninkertaisesti. Kun IoT:hen yhdistetään tehokkaasti esimerkiksi koneoppimisen sovelluksia, voidaan koota suuria tietomääriä. Näiden avulla ihmiset ja organisaatiot voivat ymmärtää paremmin omaa energiankulutustaan ja tehdä valveutuneita ympäristöön liittyviä päätöksiä. Päätöksentekoa voidaan myös automatisoida esimerkiksi älykkään energianjakelun avulla.
Elektroniikkajätteen hallinta
IoT:n ytimessä on digitaalinen verkko. Se perustuu elektroniikkaan, joka on laajentanut asemaansa 1980-luvulta lähtien nopeammin kuin useimmat muut teollisuuden alat. Kasvuvauhti ei osoita hidastumisen merkkejä.
Markkinatutkimusyritys Fortune Business Insightsin mukaan pelkästään piisirujen sektori kasvaa vuoden 2021 arvosta 527 miljardista dollarista vuoteen 2029 mennessä 1,3 biljoonaan dollariin.
Nopea markkinakasvu tekee elektroniikkajätteen hallinnasta yhden keskeisimmistä ympäristökysymyksistä. Kehitys on kuitenkin etenemässä oikeaan suuntaan. YK:n mukaan tällä hetkellä noin 20 prosenttia elektroniikkajätteestä kierrätetään onnistuneesti.
YK on myös julkistanut suunnitelman, jonka tavoitteena on vähentää syntyvää jätettä ensisijaisesti poistamisen, korjaamisen ja kierrättämisen avulla.
Kestävien ratkaisujen kehittäminen
Nordic Semiconductor tarjoaa IoT-suunnittelijoille ratkaisuja, joilla voidaan hillitä äärellisten ympäristöresurssien käyttöä. Yksi esimerkki on Nordic Semiconductorin laitekoulutusyhteisö hackster.io:n (Avnet-yhtiö) yhteydessä lanseerattu Smarter Sustainable World Challenge -kilpailu.
Kilpailun tavoitteena oli rohkaista osallistujia tekemään luonnoksia, piirisuunnitelmia ja prototyyppejä uusimman tekniikan mukaisista ratkaisuista. Tarkoituksena oli vähentää ihmiskunnan aiheuttamaa ekologista jalanjälkeä hyödyntämällä antureita ja langattomia yhteyksiä.
Osallistujien käytettävissä oli moniprotokollainen prototyyppialusta Nordic Thingy:53, joka tuki innovatiivisten ideoiden toteutusta.
Kokonaiskilpailun voittaja Elijah Maluleke Etelä-Afrikasta kehitti älykkään vesihanan vuotovalvojan. Laite sulkee venttiilin automaattisesti, kun hanassa havaitaan epänormaali vesivirtaus. Kun ratkaisu asennetaan miljooniin vesilähteisiin, voidaan säästää valtavia määriä vettä.
Toinen osallistuja, Mateusz Pajak Puolasta, toteutti IoT-tekniikkaa hyödyntävän pystysuuntaisen ravinneliuosviljelyn. Ratkaisu vastaa ruoan varastointiin liittyviin haasteisiin ja mahdollistaa mahdollisimman suuren sadon.
Tärkeiden resurssien valvonta
Nordicin asiakkaat kehittävät myös kaupallisia ratkaisuja kestävän kehityksen edistämiseksi. Yksi esimerkki on kiinalaisperäisen MOKO Smartin MK117NB Smart Plug.
Kyseessä on Nordicin ratkaisuun perustuva Bluetooth LE/cellular IoT -sähköpistoke. Sitä käytetään energiankulutuksen monitorointiin ja tehonkulutuksen vähentämiseen etäohjattujen kuormakytkimien avulla.
Toinen esimerkki on kanadalaisyrityksen AquaSensingin itselataava vuotoilmaisin Leak Sensor 1.0. Laite toimii ilman paristoa. Sen anturi toimii sekä teholähteenä että vesivuotojen ilmaisimena.
Ratkaisussa virtausenergiasta kerätään tehonsyöttö Nordic nRF52832 SoC -piirille. Piiri mahdollistaa langattoman tiedonsiirron älypuhelimeen, josta käyttäjä saa hälytyksen vuototilanteissa.
Mukana kestävää kehitystä edistämässä
Nordicin asiakkaat hyötyvät yhtiön joustavista IoT-ratkaisuista. He voivat räätälöidä itselleen sopivan vaihtoehdon huomioimalla käyttöjakson, suorituskyvyn ja pariston kestävyyden.
Näin voidaan alentaa lopputuotteen energiankulutusta. Tästä on hyötyä myös ympäristölle, sillä Nordic-tuotteita käytetään laajasti miljoonissa IoT-sovelluksissa. Sovelluksia löytyy muun muassa energiatuotannosta, matkailusta, kuljetusalalta, maataloudesta, tuotantotekniikasta, jätteiden käsittelystä ja älykaupungeista.
Nordicin tuotteet on suunniteltu kestämään useita vuosia. Niiden täydennyksille on taattu taaksepäin yhteensopivuus aikaisempien tuotesukupolvien kanssa.
Ohjelmistoja voidaan päivittää jatkuvasti. Päivitykset, mukaan lukien uusien ominaisuuksien lisääminen, tehdään langattomasti. Näin asiakkaat voivat parantaa kentällä olevien tuotteiden suorituskykyä ja alentaa niiden tehonkulutusta ilman laitteiden vaihtamista.
… ja paristojen tarvetta poistamassa
Verkkolaitetoimittaja Cisco on ennustanut, että jo vuosikymmenen kuluessa maailmassa on käytössä yli 50 miljardia langattomaan ja matkapuhelinverkkoon liitettyä IoT-anturia. Monet niistä ovat paristokäyttöisiä.
Paristojen vaihtaminen kuormittaa ympäristöä. Tyhjentyneiden paristojen käsittelyn lisäksi ympäristöä rasittaa raaka-aineiden, kuten litiumin, louhinta ja kuljetus.
Nordic on onnistunut vähentämään langattomien ratkaisujensa tehonkulutusta suorituskyvystä tinkimättä. Uusin nRF54H-sarjan SoC tarjoaa erinomaisen prosessointitehokkuuden. Sen suorituskyky mahdollistaa IoT-lopputuotteita, jotka eivät aiemmin olleet mahdollisia.
Tehonkulutus on joissakin sovelluksissa niin alhainen, että virta voidaan kerätä muista lähteistä. Tällöin paristoja ei tarvita.
Tulevaisuuden langattomissa ratkaisuissa hyötysuhde paranee entisestään. Tämä lisää ympäristöstä tarvitsemansa energian keräävien sovellusten määrää merkittävästi. Samalla uusi, energiaa kerääville piireille räätälöity PMIC-sukupolvi tasaa energialähteiden vaihtelua ja nopeuttaa paristottomien IoT-tuotteiden käyttöönottoa.
Kestävän kehityksen huominen
Yhteistyössä kyvykkäiden suunnittelijoiden ja ympäristötietoisten asiakkaiden kanssa Nordic edistää kestävää kehitystä IoT-ratkaisuillaan. Tavoitteena on tehdä kestävyydestä osa suunnittelua, tuotantoa, käyttöä ja lopulta hallittua käytöstä poistamista.
Kun langatonta tekniikkaa otetaan yhä laajemmin käyttöön ja energian kulutusta sekä jätteen syntymistä vähennetään, ympäristö hyötyy.
Infineon on esitellyt uuden virta-anturin, joka soveltuu jopa satojen ampeerien virtojen mittaamiseen pienikokoisissa elektroniikkalaitteissa. XENSIV TLI5572 hyödyntää magneettista TMR-tekniikkaa, jonka ansiosta perinteinen shunttivastus ja siihen liittyvä vahvistinpiiri voidaan jättää pois. Ratkaisu on suunnattu erityisesti robotiikkaan, akkukäyttöisiin työkaluihin ja droneihin.
