Painéis solares de perovskita que suportam a telemetria de animais que duram toda a vida
Solução completa
Eva fêmea de bisão com colar de telemetria vitalício baseado em painéis solares flexíveis de perovskita
Bogdan Vykhor
Coleiras de telemetria com painéis solares de perovskita flexíveis são criadas para apoiar o monitoramento vitalício de animais. Os colares consistem na injeção de painéis solares de perovskita impressos cobertos por epóxi transparente e combinados com um chip de fixação de GPS e um transmissor de dados LoRa. Duas coleiras inovadoras foram colocadas em dois bisões europeus (macho e fêmea) na empresa de caça Styr. As coordenadas de GPS foram salvas na memória EEPROM da coleira e transmitidas por meio do protocolo de comunicação LoRaWAN para a nuvem, criando um banco de dados. O banco de dados fornece dados ao serviço de código aberto Grafana, permitindo visualizações flexíveis de formulários de várias fontes de dados. Como resultado, o monitoramento on-line da vida selvagem é estabelecido sem a necessidade de trocar as baterias dos colares de telemetria usados nos animais.
Última atualização: 11 Oct 2021
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Contexto
Desafios enfrentados
O estudo de telemetria é bastante caro e demorado, especialmente quando o monitoramento ou rastreamento de animais leva anos. A substituição das baterias dos dispositivos de telemetria ou dos próprios dispositivos também consome tempo e dinheiro e gera estresse extra para os animais que são rastreados. As baterias acumuladoras também contêm um elemento perigoso para o meio ambiente (por exemplo, metais pesados) e o volume de seu uso deve ser reduzido sempre que possível.
Localização
Brody, Lviv, Ucrânia
Europa Oriental
Processar
Resumo do processo
Dois blocos combinados em um único dispositivo. Cerca de 90% das baterias de acumuladores como fonte de energia são substituídas por painéis solares de perovskita. Não há necessidade de substituir o colar de telemetria nem de substituir as baterias por causa da descarga. Duas ideias conectadas. Portanto, fontes independentes de energia (painéis solares de perovskita impressos em tinta) podem ser dimensionadas e usadas em qualquer dispositivo de monitoramento para alimentar sensores e transmitir dados.
Blocos de construção
Sistema de telemetria integrado para conservação e monitoramento da vida selvagem
Um sistema que ofereça suporte ao monitoramento em nível global e que possa estar disponível para todos os países se os dados forem fornecidos. As coordenadas de GPS salvas na memória EEPROM precisam ser transmitidas para o servidor em nuvem por meio de gateways. O protocolo de comunicação LoRaWAN foi usado para transferir os dados, que é uma rede de área ampla e de baixa potência projetada para permitir que dispositivos de baixa potência se comuniquem com aplicativos conectados à Internet por meio de uma conexão sem fio de longo alcance.
Fatores facilitadores
Abordagem de monitoramento sincronizado, especialmente para espécies tratadas globalmente.
É fundamental ver as possibilidades e oportunidades das tecnologias e imaginar como elas podem ser aplicadas na conservação da natureza ou modificadas para serem aplicadas.
Lição aprendida
O processo de integração é muito lento. Você deve ver claramente a meta e criar várias estratégias de mitigação. Um forte desejo de alcançar sua visão ajuda muito.
Canais solares flexíveis de perovskita na conservação da vida selvagem
A colaboração com empresas de desenvolvimento, TI e engenheiros pode criar uma abordagem inovadora na conservação. Os painéis solares de perovskita de alta eficiência para telemetria fornecem centenas de milhares de vezes mais energia do que a necessária para fixar a posição do GPS e outros dados, como temperatura, umidade etc., e transmiti-los para a nuvem. Devido à alta eficiência das células de energia de perovskita dos dispositivos de painéis solares, o colar de telemetria pode funcionar com baixa densidade de luz, poeira e condições severas com eficiência suficiente para produzir a quantidade certa de energia. Nesse caso, o tamanho das baterias acumuladoras diminuiu em até 90%, e não há motivo para substituí-las a cada 3 a 5 anos, o que diminui o impacto negativo das baterias acumuladoras no meio ambiente
Fatores facilitadores
A cooperação multidisciplinar é a chave. Quando a TI, os engenheiros, os conservacionistas, os gerentes, os silvicultores, os veterinários e os caçadores trabalham juntos em prol de um objetivo inovador comum. O sucesso está definitivamente na cooperação de pessoas altamente motivadas.
Lição aprendida
A combinação das pessoas certas no lugar certo. Foi realmente desafiador durante a época da COVID-19 devido ao fechamento das fronteiras entre a equipe de engenharia e a equipe de implementação. Todas as janelas de oportunidades foram aproveitadas e também a criatividade.
Impactos
A implementação de colares de telemetria de longa duração fornece informações sobre o comportamento espacial dos animais durante toda a sua vida e ajuda a entender a cascata de relações nos ecossistemas (dia/noite, sexo, estação, preferências de habitat). Entender onde está um animal no momento exato permite melhorar o gerenciamento e o monitoramento das espécies, que são as chaves para a mitigação de conflitos entre humanos e animais selvagens e a prevenção da caça ilegal. Por exemplo, dois bisões europeus com coleiras ajudam a localizar facilmente o bando e a tomar medidas pela administração da empresa de gestão para a prevenção de conflitos entre humanos e animais selvagens. As coleiras de telemetria alimentadas por painéis solares flexíveis de perovskita não precisaram ser substituídas por baterias e os animais foram capturados repetidamente, o que também economiza recursos e reduz o nível de estresse.
Beneficiários
Conservacionistas, cientistas, gerentes de áreas protegidas, agricultores, governo e outras partes interessadas.
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
ODS 7 - Energia limpa e acessível
ODS 9 - Indústria, inovação e infraestrutura
ODS 15 - Vida na terra
ODS 17 - Parcerias para os objetivos
História
Colocação de um colar de telemetria de perovskita em um bisão macho Adam
Bogdan Vykhor
Se você sonha em ser Elon Musk na conservação da natureza, precisa ser inovador. A coleira de telemetria animal que combina materiais inovadores de painéis solares de perovskita supereficientes e flexíveis, chip de telemetria, bateria de tamanho reduzido, sem necessidade de substituição e tecnologia de transmissão LoRaWAN barata leva a telemetria animal a um novo patamar: rastreamento vitalício de animais. Esse produto é uma combinação de abordagens conjuntas em um nível multidisciplinar - engenharia, energia renovável, transmissão e tecnologias de procedimento e cooperações multinacionais e multiculturais. Ele contribui para a conservação de um dos maiores mamíferos terrestres europeus - o bisão europeu, com ênfase no monitoramento ao vivo, no gerenciamento, na redução de conflitos entre humanos e animais selvagens e na prevenção da caça ilegal.
