Die Digitalisierung der Wirtschaft stellt hohe Anforderungen an aktuelle Datenverfügbarkeit um Prozesse optimal steuern zu können. Die Anzahl batterie- bzw. akkubetriebener Datenerfassungsgeräte wie Sensoren steigt stark an. Die Herstellung von Batterien verschlingt Unmengen von Rohstoffen die nicht unendlich verfügbar sind und deren Gewinnung die Umwelt zunehmend belastet. Zudem ist das Tauschen von Batterien und das Laden der Akkus wartungsintensiv und verursacht oft Probleme – wenn zum Beispiel die Geräte als Sensor an Paletten und Transportbehältern eingesetzt werden, die selbst keine Energieversorgung bereitstellen können oder an schwer zugänglichen Stellen verbaut sind, wie z.B. am Lager eines Güterzugwaggons.
Energiegewinnung aus der Umwelt
Die Projektpartner erforschten unterschiedliche Möglichkeiten einer autarken Energieversorgung von IoT-Anwendungen mit Hilfe von Energy Harvesting Technologien. Als Energiequelle dient die mechanische Bewegung. Gerade in der Logistikbranche liegen unterschiedliche mechanische Bewegungsarten vor – vom Rollen von Containern über die Erschütterungen beim LKW-Transport bis hin zu permanent drehenden Teilen wie Waggonachsen. Die implementierte Energy Harvesting Lösung musste also in der Lage sein aus unterschiedlichen Energieformen die Stromversorgung für IoT-Applikationen zu gewährleisten.
Selbstredend sollte das prozessorgesteuerte Gerät für Datenerfassung und – kommunikation energiesparend ausgelegt sein, flexibel eingesetzt werden können und energieautark funktionieren.
Datenübertragung mittels Langstreckenfunk
Aufgrund unterschiedlicher Anforderungen müssen verschiedene Betriebsparameter erfasst und idealerweise über Funk übertragen werden.
Für die Datenübertragung wurde eine Low-Power Wide-Area Network (LPWAN) Technologie eingesetzt, die Langstreckensignale im SRD-Band (868 MHz in Europa) nutzt und auch massive Objekte durchdringen kann. Im freien Gelände sind Distanzen von 30 bis 50 km überbrückbar, in Städten zwischen 3 und 10 km. Der genutzte Funkstandard ist global verfügbar, erlaubt den Applikationen mit extrem wenig Energie Daten zu übertragen und ist damit prädestiniert zur Ausstattung ressourcenschonender, mobiler Sensorsysteme im Bereich des IoT.
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