Fraunhofer IMS

Lösungen für das Internet der Dinge aus Duisburg

Gerd vom Bögel, Leiter des IoT-Projekts Enables am Fraunhofer IMS, zeigt einen RFID-Transponder. Der Chip dient der berührungslosen Identifizierung von Gegenständen über Radiowellen.

Gerd vom Bögel, Leiter des IoT-Projekts Enables am Fraunhofer IMS, zeigt einen RFID-Transponder. Der Chip dient der berührungslosen Identifizierung von Gegenständen über Radiowellen.

Foto: Tanja Pickartz / FUNKE Foto Services

Duisburg.  Sensoren werden das Internet der Dinge (IoT) steuern. Bei der Entwicklung von Lösungen ohne externe Stromversorgung hilft das Fraunhofer IMS.

Ein Kühlschrank, der Lebensmittel nachbestellt, das Paket, das sagt, wohin es transportiert werden soll: Nur zwei Beispiele für das „Internet der Dinge“ (IoT, Internet of Things). Eine Billion IoT-Geräte soll es bis 2025 geben – ihre Chips und Sensoren benötigen Strom. Gemeinsam mit neun anderen europäischen Instituten arbeitet das Fraunhofer IMS in Neudorf deshalb im EU-Projekt „Enables“ an selbstversorgenden Sensoren. Ziel ist es, IoT-Entwickler und Hersteller zu unterstützen beim Einsatz von nachhaltigen Lösungen, die einen Batteriewechsel vermeiden.

Kostenloser Zugang zu Simulationen und Laboren

Dazu gehört unter anderem der kostenlose Zugang zu Simulationen und Laboren sowie zu Konzept- und Machbarkeitsstudien für Interessenten aus Industrie und anwendungsnaher Forschung. „Das Angebot reicht von Technologien und Simulationsmodellen bis hin zum Design von Geräten und Systemen“, erläutert Gerd vom Bögel, Leiter des Geschäftsfeldes Wirless und Transponder-Systems beim Fraunhofer IMS. „Nutzen kann eigentlich fast jeder unser Angebot – es können Machbarkeitsstudien sein, Beratung, Messung und die Nutzung von Simulationstechnik für eigene Untersuchungen.“

Es geht dabei um die Frage, wie die Energieversorgung für die Datenverarbeitung der IoT-Geräte ohne Kabelverbindungen sichergestellt werden kann. „Energie aus der Umgebung, etwa Licht wäre eine Möglichkeit. Aber schon auf der Toilette wird es damit schwierig“, erklärt vom Bögel. Eine Solarzelle, die auf einer Chip-Oberfläche mit Funkinterface integriert wird, ist daher nicht für alle Anwendungen die Lösung.

Strom aus Funkfeldern

Weil es zumeist nur um geringe Energiemenge geht, könnte Strom aus Funkfeldern generiert werden. „Funk ist eine Welle, von der ein Energiefeld ausgeht“, erläutert vom Bögel, „das lässt sich in Gleichspannung umwandeln, die eine Schaltung betreiben kann. Wir kennen es von der Elektro-Zahnbürste und dem Handy – bei Entfernungen unter zehn Meter funktioniert das schon ganz gut.“

Auch Wärmefluss von heiß nach kalt ist nutzbar – diesen Thermogenerator gibt es bereits bei einigen industriellen Anwendungen. Das gilt auch für Bewegungsenergie, bei Rotationen greift das Dynamo-Prinzip. Als „Piezo-Effekt“ ist die Verwertung von Energie bekannt, die aus Druck, Biegungen und Schwingungen resultiert. „Ein Lichtschalter kann die Energie erzeugen, die notwendig ist, um den Befehl zum Anschalten der Lampe zu senden“, erklärt vom Bögel.

Zwischenspeicherung und Power-Management

Jede Lösung müsse allerdings nicht nur klein und zuverlässig, sondern auch wirtschaftlich sein, räumt er ein. So werde etwa der Lichtschalter wohl schon aus Kostengründen nicht so bald zum Massenprodukt: „So etwas lohnt sich vor allem an unzugänglichen Stellen von technischen Anlagen, wo kein Kabel verlegt werden kann.“

Neben der Umwandlung von Energie ist auch deren Zwischenspeicherung und das Power-Management ein Thema für das Fraunhofer IMS. Für das Angebot, die Komponenten hier zu verbessern, gebe es ein wachsendes Interesse, sagt Gerd vom Bögel: „Wir werben dafür auf Messen wie zuletzt der Embedded World in Nürnberg.“ Erste Kooperationen gibt es bereits: So untersucht das Fraunhofer IMS im Enables-Projekt beispielsweise die Machbarkeit eines vollständig drahtlosen Sensors (Energieversorgung und Messwertübertragung per Funk) für Industrie- und Gebäudeanwendungen.

>>> Internetportal zur Kontaktaufnahme

Das Enables-Projekt wird im Rahmen des Programms „Horizon 2020“ der Europäischen Union gefördert. Folgende Institute arbeiten dabei zusammen: Tyndall National Institute (Irland), CEA Leti & Liten (Frankreich), Fraunhofer IMS, Fraunhofer IIS und Karlsruher Institut für Technologie (alle Deutschland), Politecnico Di Torino, Universität Bologna, Universität von Perugia (alle Italien), imec (Niederlande) und die University of Southampton (Großbritannien).

Mit der „Start-Community“ wurde eine Plattform für die Vernetzung aller Partner geschaffen. Ein weiteres Portal ermöglicht Interessenten die Kontaktaufnahme zu den am Enables-Projekt beteiligten Forschern und Laboren. Sie können sich unverbindlich registrieren, um weitere Informationen zu erhalten. Konkrete Anfragen für eine Unterstützung in Form einer Dienstleistung können ebenfalls einfach und unbürokratisch gestellt werden über www.enables-project.eu.

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