Pannelli solari in perovskite a supporto della telemetria animale a vita
Soluzione completa
femmina di bisonte Eva con collare telemetrico a vita basato su pannelli solari flessibili in perovskite
Bogdan Vykhor
I collari di telemetria con pannelli solari flessibili in perovskite sono stati creati per supportare il monitoraggio a vita degli animali. I collari consistono nell'iniettare pannelli solari di perovskite stampati e ricoperti di epossido trasparente, combinati con un chip di fissaggio GPS e un trasmettitore di dati LoRa. Due collari innovativi sono stati applicati a due bisonti europei (maschio e femmina) presso l'azienda di caccia Styr. Le coordinate GPS sono state salvate nella memoria EEPROM del collare e trasmesse attraverso il protocollo di comunicazione LoRaWAN al cloud, creando un database. Il database fornisce i dati al servizio open-source Grafana, che consente di visualizzare in modo flessibile le forme provenienti da più fonti di dati. In questo modo è possibile monitorare online la fauna selvatica senza dover cambiare le batterie dei collari telemetrici indossati sugli animali.
Ultimo aggiornamento: 11 Oct 2021
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Contesto
Sfide affrontate
Lo studio della telemetria è piuttosto costoso e richiede tempo, soprattutto quando il monitoraggio o la localizzazione degli animali dura anni. Anche la sostituzione delle batterie dei dispositivi di telemetria o dei dispositivi stessi richiede tempo e denaro e crea ulteriore stress per gli animali monitorati. Le batterie di accumulatori contengono anche elementi pericolosi per l'ambiente (ad esempio, metalli pesanti) e il loro utilizzo dovrebbe essere ridotto, ove possibile.
Posizione
Brody, Lviv, Ucraina
Europa orientale
Processo
Sintesi del processo
Due blocchi combinati in un unico dispositivo. Quasi il 90% delle batterie di accumulo come fonte di energia sono sostituite da pannelli solari in perovskite. Non è necessario sostituire il collare di telemetria o sostituire le batterie perché si scaricano. Due idee collegate insieme. Così le fonti di energia indipendenti (pannelli solari in perovskite stampati a inchiostro) possono essere scalate e utilizzate su qualsiasi dispositivo di monitoraggio per alimentare i sensori e trasmettere i dati.
Blocchi di costruzione
Sistema integrato di telemetria per la conservazione e il monitoraggio della fauna selvatica
Un sistema che supporta il monitoraggio a livello globale e che potrebbe essere disponibile per tutti i Paesi se vengono forniti i dati. Le coordinate GPS salvate nella memoria EEPROM devono essere trasmesse al server cloud tramite gateway. Per il trasferimento dei dati è stato utilizzato il protocollo di comunicazione LoRaWAN, una rete a bassa potenza e ad ampio raggio progettata per consentire ai dispositivi a bassa potenza di comunicare con applicazioni connesse a Internet attraverso una connessione wireless a lungo raggio.
Fattori abilitanti
Approccio di monitoraggio sincronizzato, soprattutto per le specie trattate a livello globale.
È fondamentale vedere le possibilità e le opportunità delle tecnologie e immaginare come possono essere applicate alla conservazione della natura o modificate per essere applicate.
Lezione imparata
Il processo di integrazione è molto lento. Dovete vedere chiaramente l'obiettivo e costruire diverse strategie di mitigazione. Un forte desiderio di raggiungere la vostra visione aiuta molto.
Pannelli solari flessibili in perovskite per la conservazione della fauna selvatica
La collaborazione con aziende di sviluppo, IT, ingegneri può creare un approccio innovativo alla conservazione. I pannelli solari in perovskite ad alta efficienza per la telemetria forniscono centinaia di migliaia di volte più energia di quella necessaria per fissare la posizione GPS e altri dati come temperatura, umidità, ecc. e trasmetterli al cloud. Grazie all'elevata efficienza delle celle di potenza in perovskite dei pannelli solari, i collari telemetrici possono funzionare in condizioni di bassa densità di luce, polvere e condizioni difficili, producendo la giusta quantità di energia. In questo caso, le dimensioni delle batterie di accumulo sono diminuite fino al 90% e non c'è motivo di sostituirle ogni 3-5 anni, riducendo così l'impatto negativo delle batterie di accumulo sull'ambiente.
Fattori abilitanti
La cooperazione multidisciplinare è la chiave. Quando informatici, ingegneri, ambientalisti, manager, forestali, veterinari e cacciatori lavorano insieme per un obiettivo innovativo comune. Il successo è sicuramente nella cooperazione di persone altamente motivate.
Lezione imparata
La combinazione delle persone giuste al posto giusto. Durante il periodo di COVID-19 è stato davvero impegnativo a causa della chiusura dei confini tra il team di progettazione e quello di implementazione. Sono state sfruttate tutte le finestre di opportunità e anche la creatività.
Impatti
L'implementazione di collari telemetrici a vita fornisce informazioni sul comportamento spaziale degli animali durante tutta la loro vita e aiuta a comprendere la cascata di relazioni negli ecosistemi (giorno/notte, sesso, stagione, preferenze di habitat). Capire dove si trova un animale nel momento esatto permette di migliorare la gestione e il monitoraggio delle specie, che sono la chiave per la mitigazione dei conflitti tra uomo e fauna selvatica e la prevenzione del bracconaggio. Ad esempio, due bisonti europei dotati di collare aiutano a localizzare facilmente il branco e a prendere misure da parte dell'amministrazione dell'impresa per la prevenzione dei conflitti tra uomo e fauna selvatica. I collari di telemetria alimentati da pannelli solari flessibili in perovskite non hanno bisogno di sostituire le batterie e gli animali vengono catturati ripetutamente, risparmiando risorse e riducendo il livello di stress.
Beneficiari
Conservatori, scienziati, gestori di aree protette, agricoltori, governo e altre parti interessate.
Obiettivi di sviluppo sostenibile
SDG 7 - Energia pulita e accessibile
SDG 9 - Industria, innovazione e infrastrutture
SDG 15 - Vita sulla terraferma
SDG 17 - Partenariati per gli obiettivi
La storia
Messa in opera del collare telemetrico in perovskite sul bisonte maschio Adam
Bogdan Vykhor
Se sognate di essere Elon Musk nella conservazione della natura, dovete essere innovativi. Il collare per la telemetria degli animali, che combina materiali innovativi come i pannelli solari in perovskite super-efficienti e flessibili, il chip per la telemetria, le batterie di dimensioni ridotte che non devono essere sostituite e la tecnologia di trasmissione LoRaWAN a basso costo, spinge la telemetria degli animali a un nuovo livello: la localizzazione degli animali per tutta la vita. Questo prodotto è una combinazione di approcci congiunti a livello multidisciplinare - ingegneria, energie rinnovabili, tecnologie di trasmissione e di procedimento e cooperazioni multinazionali e multiculturali - e contribuisce alla conservazione di uno dei più grandi mammiferi terrestri europei - il bisonte europeo - ponendo l'accento sul monitoraggio dal vivo, sulla gestione, sulla riduzione dei conflitti uomo-bestiame e sulla prevenzione del bracconaggio.
