Akumulátor je mrtev, ať žije superkondenzátor

Inovace v přenosných zdrojích energie vedly k vývoji prvního ručního bezdrátového snímače čárových kódů bez baterií. Výsledkem eliminace baterie je „zelený“ snímač šetrný k životnímu prostředí, který osvobozuje organizace od nutnosti zakoupit, udržovat a řádně likvidovat baterie.

Bez baterie ve snímači:

  • nemusíte nakupovat a skladovat baterie na výměnu;
  • neexistují žádné speciální požadavky na přepravu, recyklaci nebo likvidaci baterií;
  • na výměnu baterií není nutný žádný pracovní čas;
  • máte příležitost ukázat závazky vaší organizace k udržitelnosti životního prostředí

První snímač bez baterií byl vyvinut adaptací superkapacitorů (neboli superkondenzátorů) – zdrojů energie, které se v současnosti běžně používají v průmyslových výrobcích. Superkapacitory jsou spolehlivé, bezpečné a šetrné k životnímu prostředí, ale nikdy nebyly použity ve snímačích čárových kódů či jiných ručních zařízeních, jelikož byly příliš veliké. Společnost Honeywell tuto technologii přizpůsobila a vylepšila pro použití ve snímačích čárových kódů.

Snímače napájené superkapacitory se snadno připojují k existujícím hostitelským systémům a softwarovým aplikacím obdobně jako jejich tradiční verze s bateriemi, mají stejný výkon i schopnost číst složité čárové kódy, avšak nevyžadují náklady na údržbu a výměnu baterie, které jsou typické u bateriových snímačů. Navíc může být „zelený“ snímač využit ke zdůraznění závazku organizace k udržitelnosti životního prostředí.

Pro získání těchto benefitů není potřeba obětovat výkon, protože superkapacitory nezvyšují hmotnost snímače, nemění jeho ergonomii, ani neomezují schopnosti čtení čárových kódů. A jelikož jsou tyto snímače nabité během několika vteřin, nikoliv hodin, jako je tomu u tradičních snímačů napájených bateriemi, prostoje vzniklé kvůli vybitému akumulátoru se stávají minulostí.

V tmto článku předkládáme stručný přehled zdrojů energie na bázi superkapacitorů, vysvětlujeme výhody a omezení superkapacitorem napájených snímačů na prodejních pultech nebo v jiných oblastech použití a zdůrazňujeme významné rozdíly mezi bateriemi a superkapacitory napájenými snímači ve výkonu, nákladech a při ochraně životního prostředí v oblasti maloobchodu.

Princip superkapacitorů

Superkapacitory ukládají energii elektrostaticky na povrchu vodivého materiálu. To je zásadní rozdíl oproti lithium-iontovým (Li-ion), olověným a dalším typům baterií, které vytvářejí elektrickou energii prostřednictvím chemické reakce. Superkapacitor obsahuje dvě desky, které jsou umístěné v elektrolytu (superkapacitory se též nazývají dvouvrstvé kondenzátory, což odkazuje právě na tyto dvě desky). Když je proud dodáván, desky slouží jako elektrody, přičemž jedna přitahuje negativní a druhá pozitivní ionty. Množství energie, kterou lze uchovat, závisí na velikosti desek. Energie potřebná pro provoz tradičního ručního snímače může být dodávána pomocí superkapacitoru, který je menší než lithium-iontová baterie, jež se v těchto zařízeních běžně používá.

Základní informace o bateriích pro snímače čárových kódů

Lithium-ion je nejběžnější typ baterie používaný ve snímačích čárových kódů. Četnost snímání a bezdrátová komunikace jsou důležité proměnné určující výkon baterie, ale lze říci, že plně nabitý snímač s lithium-iontovým akumulátorem může obvykle pracovat celou osmihodinovou směnu, než je třeba jej znovu nabít. Vzhledem k tomu, že lithium-iontové baterie stárnou a jsou vystaveny mnoha cyklům nabíjení/vybíjení, postupně ztrácejí schopnost udržet energii a obvykle je třeba je po přibližně 500 těchto cyklech vyměnit.

Výměna baterií snímače není vždy tak jednoduchá jako výměna baterií používaných ve spotřební elektronice. Ačkoliv většina snímačů má baterie vyměnitelné v terénu, u mnoha z nich tomu tak není. Pokud není baterie uživatelsky vyměnitelná, je třeba snímač odeslat* do servisního střediska, kde akumulátor vymění. Tento proces znamená, že snímače jsou mimo provoz a vyžaduje, aby organizace měla připravené náhradní zařízení a nedošlo tak k přerušení pracovního procesu.

* V mnoha zemích vyžadují předpisy o ochraně životního prostředí pro přepravu baterií speciální přepravní podmínky jako pro dopravu nebezpečných materiálů.  

Superkapacitory byly vyvinuty v padesátých letech minulého století a původně se používaly pro zajištění startovací energie pro vojenské tanky a ponorky. Dnes jsou superkapacitory běžně využívány v hybridních elektrických vozidlech a stále častěji také v malých spotřebičích a ručních elektronických zařízeních. Přední výrobci automobilů založili konsorcium United States Advanced Battery Consortium (USABC) pro výzkum a komercionalizaci technologie superkapacitorů a po celém světě existuje celá řada dalších veřejných, soukromých a univerzitních výzkumných programů, včetně Cambridžské univerzity ve Velké Británii a Centre de Recherche sur la Matière Divisée (CNRS/Université d’Orléans) ve Francii. Na výzkum a vývoj superkapacitorů se každoročně vynakládají významné částky, což vede k působivému technickému pokroku, který přináší nové způsoby použití.

Superkapacitory používané v ručních zařízeních jsou charakteristické krátkými nabíjecími cykly a rychlým nabíjením. Obvykle tyto přístroje pracují po dobu několika minut, ale mohou být velmi rychle nabity. Toto postupné vybíjení limituje situace, kde mohou být superkapacitorem napájené snímače využity. Maloobchodní prodejní místo je přípustné použití, neboť ruční snímač je možno dobíjet v kolébce v době, kdy se nepoužívá. Ve skutečnosti je každá aplikace, kde snímač obvykle „odpočívá“ v nabíjecí kolébce, vhodným kandidátem pro tuto technologii superkapacitorů.

Superkapacitory mohou být statisíckrát vybity a znovu nabity. Cyklus nabíjení/vybíjení je další významnou výhodou oproti lithium-iontovým bateriím, které mají životnost přibližně 500 nabíjecích cyklů. Při této životnosti je nutné baterii, která je nabíjena jednou denně, vyměnit za méně než rok a půl. Společnosti i spotřebitelé tak každý rok vynaloží zbytečné náklady na nové baterie a věnují nesčetné úsilí na řádnou likvidaci starých. Rostoucí využití baterií a jejich krátká životnost je také stupňujícím se problémem pro životní prostředí. Lithium-iontové baterie nejsou z důvodu vysoké pracnosti a nákladů recyklovatelné. Mnoho jich skončí na skládkách nebo je nesprávně zlikvidováno.

Superkapacitory jsou ekologicky šetrnou alternativou k bateriím. Mají mnohem delší životnost a jsou bezpečnější, neboť nevyvolávají žádnou chemickou reakci. Díky tomu, že snímače jsou bez baterií, nedostanou se tak lithium-iontové baterie ani na skládky.

Superkapacitorem napájené snímače na maloobchodním pultě

Jak již bylo uvedeno výše, využití superkapacitorem napájených snímačů nepřináší žádné kompromisy ve výkonu snímání. Snímače se superkapacitorem jsou vybavené bezdrátovou konektivitou Bluetooth® a mohou číst totožné čárové kódy se stejnou rychlostí, citlivostí a rozsahem jako ekvivalentní modely napájené bateriemi. Kratší doba nabíjení je dalším přínosem, neboť snímač nemusí být dlouhé hodiny mimo provoz kvůli dobíjení. Jedná se o jednu z výhod -nízkých celkových nákladů na vlastnictví (TCO), plynoucí z používání superkapacitorem napájených snímačů.

Chcete-li pochopit, proč jsou snímače se superkapacitory ekologicky šetrné a provozně efektivní řešení pro maloobchodníky, uvažte typické prodejní místo. V tomto příkladu maloobchodník používá pro skenování většiny položek pevný pultový všesměrový snímač (nazývaný též „bioptický“ snímač), který je doplněn bezdrátovým ručním snímačem pro pohodlnější načítání velkých a objemných kusů zboží. Typický nákup má přibližně 20 položek, z nichž 3 jsou načteny pomocí ručního snímače.

Ve scénáři popsaném výše by ruční snímač napájený lithium-iontovou baterií musel být dobíjen přibližně jednou denně. Protože tyto baterie mají životnost přibližně 500 nabíjecích cyklů, akumulátor snímače by dosáhl své životnosti po uplynutí 500 dní, čili 16-17 měsíců (1.4 roku). Pokud se očekává, že snímač bude v provozu pouhé tři roky, baterie by se během jeho životního cyklu měla vyměnit dvakrát. Její výměna zvýší přímé náklady na vlastnictví přibližně o 2000,- až 3000,- Kč, vyjdeme-li z průměrné ceny náhradních baterií, která se pohybuje v rozmezí 1000,- až 1500,- Kč/kus. Přímé náklady na výměnu navíc nezahrnují další výdaje na nutnou práci, likvidaci starých baterií, potencionální ztrátu produktivity při selhání akumulátoru snímače, nebo náklady na údržbu zásob náhradních baterií, což zahrnuje prostředky na skladování.

Superkapacitory mohou sloužit pro snímače jako trvalé zdroje energie. Vzhledem k průměrné životnosti ručního snímače nebude superkapacitor potřeba nikdy vyměnit. Při použití obdobného maloobchodního scénáře by měl být snímač napájený superkapacitorem ve stejné aplikaci nabitý za den 160 krát; v podstatě se dobíjí pokaždé, když je vrácen do základny. To je praktické při operacích na prodejním pultu, protože ruční snímač, pokud není používán, zůstává v nabíjecí kolébce. Superkapacitory mají životnost minimálně 500 000 nabíjecích cyklů, což při potřebě 160 cyklů denně představuje dobu 3 125 dní, čili více než 8 let provozu – to je více než šestkrát déle než u standardní lithium-iontové baterie (viz. obrázek 1).

Tyto výpočty ukazují, že „zelené“, superkapacitorem napájené snímače mohou efektivně plnit provozní potřeby maloobchodníků. Nelze kvantifikovat přínosy pro životní prostředí a projev dobré vůle, které mohou společnosti přinést zavedením inovačního a ekologického nástroje pro procesy, které jsou pro jejich zákazníky velmi dobře viditelné.

Další příklady použití

Superkapacitorem napájené snímače jsou dobrou volbou pro použití, které nevyžaduje nepřetržité snímání mnoha čárových kódů, a kde má operátor snadný přístup k nabíjecí kolébce.

Maloobchodní pult je vynikajícím prostředím pro superkapacitorem napájené snímače, jelikož zde mohou být pohodlně dobíjeny a proces snímání netrvá déle než minutu. Jako podobné příklady použití lze uvést knihovny, procesy přihlášení/odhlášení (recepce) a sledování dokumentů v kancelářích.

Závěr

Snímače napájené superkapacitorem jsou ekologicky nejšetrnějším dostupným způsobem snímání čárových kódů. Jejich snímací výkon je shodný s výkonem tradičních bateriemi napájených snímačů – jediný významný rozdíl mezi těmito dvěma kategoriemi produktů je v jejich zdroji energie. Krátký provozní čas na jedno nabití superkapacitoru vytváří některá aplikační omezení. To je však kompenzováno extrémně rychlým nabíjením a dlouhým životním cyklem, který činí půl milionu nabíjecích cyklů.

Superkapacitorem napájené snímače přinášejí několik ekologických a nákladově úsporných výhod:

  • ekologicky bezpečný a přátelský provoz;
  • zvýšená spolehlivost snímače, jelikož neexistuje riziko selhání baterie;
  • je eliminována práce a úsilí spojené s výměnou a likvidací baterie;
  • jsou vyloučeny náklady na výměnu baterie a skladování náhradních kusů;
  • organizace mohou budovat svoji pověst inovátora a společnosti šetrné k životnímu prostředí.

Tyto výhody jsou k dispozici díky snímačům napájených superkapacitorem, které jsou v současnosti již na trhu. Jejich výhody, možnosti a schopnosti dále porostou, neboť technologie superkapacitorů pokračuje ve svém rychlém vývoji. 

První bezbateriový, bezdrátový skener čárového kódu Honeywell Xenon 1902g-bf

Kontaktní formulář