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Drahtlose Sensornetzwerke und Energy Harvesting

Neuer Schub durch Regulierungen

16. August 2011, 10:55 Uhr | Heinz Arnold

Drahtlose Sensornetzwerke könnten viel zur Energieeffizienz beitragen – wenn man sie nur ließe. Die Hürden für ihren Einsatz sind derzeit vor allem die Kosten, fehlende Standardisierung und die Furcht der potenziellen Anwender vor dem Neuen. Staatliche Regulierungen könnten ihnen jetzt aber neuen Schub verleihen.

Woran erkennt man, dass eine Technik noch in den Kinderschuhen steckt? Daran, dass sich nur wenige Standards herausgebildet haben, dass es viele Firmen gibt, sehr häufig Start-ups, die sich darauf konzentrieren, Detailprobleme zu lösen, dass es schwierig ist, aus den Inselansätzen ein funktionierendes Gesamtsystem zu basteln und vor allem: dass alles noch sehr teuer kommt.

Das gilt im Moment noch für drahtlose Sensornetze – insbesondere wenn es darum geht, die Sensorknoten dieser Netze nicht mit Batterien, sondern mit Energy-Harvestern zu betreiben. Das Problem dabei: um ein drahtloses Sensornetz aufzubauen, sind viele recht unterschiedliche Elemente erforderlich, die schlussendlich zu einem funktionierenden System integriert werden müssen – und nur an solchen Systemen ist der Anwender interessiert.

Schauen wir die Elemente etwas näher an: Die Sensoren selber stellen ein vergleichsweise geringes Problem dar, auch wenn die Hersteller in diesem Bereich kräftig weiter entwickeln, so bieten sie doch schon viele Produkte an, die sich für den Einbau in die drahtlosen
Sensorknoten recht gut eignen.

Im Bereich der Elektronik hat sich auch einiges getan: IC-Hersteller liefern mittlerweile sehr genügsame Elektronik. Deshalb erreichen die Batterien in den Sensorknoten schon eine beträchtliche Lebensdauer. Und die IC-Hersteller arbeiten kräftig daran, die Voraussetzungen zu bieten, dass anstelle der Batterien auch Energy Harvester Einsatz finden können.

Die Standardisierung ist ein Desaster

Doch wie kommunizieren die Knoten untereinander und wie sieht die Netztopologie aus? Es gibt viele proprietäre Systeme, aber »die Standardisierung ist ein einziges Desaster«, sagt Raghu Das, CEO von IDTechEx. »Die Anwender wissen nicht, was sich in Zukunft durchsetzen wird, wer aufs falsche Pferd setzt verliert viel Geld.« Selbst ZigBee sei ja nicht durchgehend kompatibel.

Deshalb zeigen sich viele potenzielle Kunden noch sehr zurückhaltend. Zumal die Kosten für die drahtlosen Sensornetze noch sehr hoch liegen.

Das gilt erst recht, wenn die Sensorknoten auch noch mit Energy Harvestern betrieben werden sollen. An sich liegt der Schritt sehr nahe. Denn auch wenn die Elektronik dazu beiträgt, die Batterielebensdauer zu verlängern, so bleibt doch das Problem bestehen, dass sie gewechselt werden müssen – was sehr teuer und zeitaufwändig werden kann. Außerdem stellen die Milliarden Batterien, die jährlich weltweit als Schrott anfallen eine nicht geringe Umweltbelastung dar.

Doch auch was die Harvester angeht, hier ist die Verwirrung unter den Anwendern noch groß. Es gibt keine unabhängige Benchmark-Organisation, wie Raghu Das beklagt, es gibt keine Standardisierung – und der Preis der Harvester schreckt ab. Nur ein Beispiel: Um den Reifendruck zu messen, statten die Autohersteller die drahtlosen Sensorsysteme in den Reifen derzeit mit Batterien aus, die wenige Dollar kosten – wenn es hoch kommt. Warum sollten sie Harvester einsetzen, die pro Auto auf 400 Dollar oder mehr kommen würden?

Die Hersteller von drahtlosen Sensornetzen und Harvestern haben aber noch mit weiteren Problemen zu kämpfen. Gerade in den Märkten, die hohe Stückzahlen versprechen geben sich die Kunden sehr zurückhaltend: der Industriesektor und die Automatisierungstechnik gelten als konservativ, die Bauindustrie als sehr konservativ und die Banken, die sie finanzieren, als sehr, sehr konservativ.