[THD] – Im Rahmen eines neuen Projekts an der Technischen Hochschule Deggendorf (THD) forschen Wissenschaftler an batterielosen Internet of Things (IoT)-Komponenten für die Logistik-Branche. An dem Projekt EPOS2 – Energie Generator mit Positions-Funk – sind neben der THD das Berliner Technologieunternehmen LinTech sowie die Passauer Firma Elec-Con beteiligt. EPOS2 wird aus dem Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert.
Akkubetriebene IoT-Komponenten
Die Zahl der IoT-Geräte mit Lithium-Ionen-Akkus steigt derzeit stark an und wird auch in den nächsten Jahren weiter anwachsen. IoT-Komponenten mit Akku haben die Nachteile, dass dieser nur eine begrenzte Energiemenge speichern kann und dass auch die Lebensdauer begrenzt ist. Ein Wiederaufladen des Akkus auf herkömmlichem Weg ist meist nicht ohne weiteres möglich, da die Komponenten auch an schwer zugänglichen Stellen verbaut werden. Außerdem werden für die Akkus Rohstoffe benötigt, die nur begrenzt vorhanden sind und bei deren Gewinnung auch der Umweltaspekt eine zunehmende Rolle spielt.
Energy Harvesting als Lösung zur Energieversorgung
Daher erforschen die Wissenschaftler und Projektpartner im Rahmen von EPOS2 verschiedene Möglichkeiten für eine autarke Energieversorgung von IoT-Anwendungen mit Hilfe von Energy Harvesting, wodurch die für Datenerfassung und Datenübertragung benötigte Energie gewonnen wird. Als Energiequelle dient mechanische Bewegung.
„Energy-Harvesting-Lösungen bilden die Basis zur Versorgung einer Vielzahl von batterielosen IoT-Applikationen, die uns im Rahmen der digitalen Transformation in Zukunft unser Leben erleichtern werden“, ist sich Dieter Bauernfeind von der Elec-Con technology GmbH sicher. Da bei den verschiedenen Anwendungsbereichen der Logistikbranche unterschiedliche mechanische Bewegungsarten vorliegen, muss das Energy-Harvesting-Netzteil möglichst universell einsetzbar sein, um aus verschiedenen Signalformen die benötigte Energie erzeugen zu können.
Weiterhin muss die gesamte Schaltung, zu der auch die entsprechenden Sensoren für die Datenerfassung gehören, möglichst energiesparend ausgelegt werden. „Ein flexibles, energieautarkes und ressourcenschonendes IoT Datenerfassungs- und Datenübertragungssystem wird dazu beitragen, dass die Digitalisierung auch in den unterschiedlichsten Anwendungen aus dem Logistik Bereich voranschreitet“, stellt Professor Dr. Robert Bösnecker von der THD fest.
Datenübertragung mittels Sigfox-Technologie
Die Datenerfassung umfasst verschiedene Betriebsparameter, beispielsweise von Zügen, Schiffen oder Lastwagen, die durch die unterschiedlichen Anforderungen der entsprechenden Logistikbereiche vorgegeben werden. Für die Datenübertragung wird die Sigfox-Technologie des gleichnamigen französischen Telekommunikationsunternehmen verwendet.
Sigfox betreibt ein eigenes globales Funknetzwerk, um IoT-Komponenten mit geringem Energiebedarf drahtlos mit dem Internet zu verbinden. Dabei werden von diesen Komponenten in definierten Intervallen kleine Datenmengen an eine Basisstation gesendet. Von dieser Basisstation werden die Informationen an eine Datenbank des jeweiligen Empfängers weitergegeben. „Der Funkstandard SIGFOX ist aufgrund der global verfügbaren Infrastruktur und seines geringen Energieverbrauchs prädestiniert zur Ausstattung ressourcenschonender, mobiler Sensorsysteme im Bereich des IoT“, erklärt Uwe Lindner von LinTech.
EPOS2 ist im Rahmen des Netzwerks MI4G (Modern Industry for Germany) entstanden. An diesem Forschungsprojekt sind die Technische Hochschule Deggendorf, die Firma Elec-Con technology GmbH und die Firma LinTech GmbH beteiligt. Die Firma Elec-Con mit Sitz in Passau ist ein europaweit anerkannter und etablierter Spezialist für die Entwicklung von kundenspezifischer Elektronik. Ihre Kompetenzen liegen vor allem im Bereich der Netzteiltechnik (ACDC- und DCDC-Wandler), Embedded Solutions (Embedded Controller und DSPs) sowie allgemeiner Steuerungs- und Leistungselektronik. Das Berliner Technologieunternehmen LinTech arbeitet seit vielen Jahren erfolgreich auf seinem Spezialgebiet – der Entwicklung von Bluetooth®- und Wireless-Produkten, -Systemen und -Modulen.
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