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Fraunhofer IIS stellt Technologie für energieautarke IoT-Kommunikation in 5G-Netzen vor

Angesichts drängender Fragen des Klima- und Umweltschutzes sowie Energiesicherheit, bedarf es neuer Ansätze. Mithilfe der „Energy Harvesting"-Technologie sollen Vibrationen, Temperaturunterschiede oder Licht genutzt werden, um genügend Strom für kleine elektronische Systeme zu erzeugen.

Der Umstand, dass private und öffentliche Mobilfunknetze viel Energie verbrauchen, verdeutlicht nicht nur die aktuelle Energieknappheit in Europa, sondern ist ebenfalls hinsichtlich drängender Themen zu Klima- und Umweltschutz von Bedeutung. So schätzte Ericsson in der ersten Ausgabe des „Breaking the Energy Curve“-Berichts 2022 die jährlichen globalen Energiekosten für den Betrieb von Mobilfunknetzen auf etwa 25 Milliarden US-Dollar, wobei die Kosten aufgrund globaler und wirtschaftlicher Herausforderungen noch steigen dürften. Aus diesen Gründen gewinnen zukünftig Technologien an Relevanz, die für Einsparpotentiale sorgen, da der Ausbau von Mobilfunknetzen noch zunehmen wird. Solch eine Technologie zur Einsparung von Energie ist „Energy-Harvesting“, was unter anderem Forschende des Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS erproben.

Im Internet der Dinge (IoT) sind Sensoren zentrale Elemente. Sie sammeln Informationen, etwa über den Zustand einer Maschine oder einer Infrastruktur, verarbeiten sie und geben sie weiter. Die Forschenden fanden nun laut eigenen Angaben eine Möglichkeit, aus Vibrationen an Maschinen, Geräten oder Bauwerken sowie aus Temperaturunterschieden zwischen Rohren, Leitungen oder Ventilen und der Umgebung genug Energie zu sammeln, um Sensoren unabhängig von weiteren Energiequellen zu betreiben. Dadurch sollen nicht nur Energiekosten eingespart werden, sondern auch die Kosten für Kabel oder Batterien sowie der Wartungsaufwand für Batteriewechsel oder Wartung kabelgebundene Versorgung und deren Installation reduziert werden. Die autarken Sensoren sollen laut den Forschenden bei der Datenerfassung und -übertragung beispielsweise im Condition Monitoring von Maschinen, Gebäuden oder Brücken sowie beim Smart Metering zum Einsatz kommen.

Die neuste Entwicklung des Forschungsteam am Fraunhofer IIS ist ein NarrowBand-IoT-Modul, das in einem 5G-Netz Versorgungsdaten erfasst und übermittelt. Die verwendeten Module und Sensoren wurden dabei von den Forschenden speziell vermessen und energetisch optimiert, damit sie energieautark betrieben werden können. Laut dem Forschungsteam ergeben sich daraus neue Möglichkeiten für LPWANs (Low Power Wide Area Networks) sowie für Funksysteme mit höherem Energieverbrauch und weitergehenden Funktionalitäten mit Umgebungsenergie zu versorgen. Auch der Einsatz in einem öffentlichen Netz ist laut dem Fraunhofer IIS möglich.

 

Weitere Informationen finden Sie hier: Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS.

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