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Multi-Energy Harvesting (MEH) - Flexible Plattform für Energiesammelsysteme für die Gebäudeautomation

Leitung:Prof. Dr.-Ing. H. Blume, Prof. Dr.-Ing. B. Wicht, Jun.-Prof. Dr.-Ing. G. Payá Vayá
Bearbeitung:M.Sc. Moritz Weißbrich, M.Sc. Lars-Christian Kähler
Laufzeit:Oktober 2018 - März 2021
Förderung durch:BMBF

Bild Multi-Energy Harvesting (MEH) - Flexible Plattform für Energiesammelsysteme für die Gebäudeautomation

Funkbasierte Sensorik und Aktorik in der Gebäudeautomation ist in den letzten Jahren ein Sektor der Elektronikbranche mit starkem Wachstumspotential und gehört zu einer der wichtigsten Anwendungen für das Internet der Dinge (IOT). In den meisten Fällen benötigen die Komponenten keine Verkabelung mehr und sind damit sehr installationsfreundlich. Zur Versorgung der Geräte werden jedoch Batterien genutzt, die nach einer gewissen Lebensdauer gewechselt werden. Damit sinkt die Akzeptanz beim Benutzer und die Umweltbelastung steigt, da die Batterien oft präventiv vor dem Ende ihrer Lebensdauer gewechselt werden. Die Belastung ist dabei nicht zu unterschätzen, wenn man bedenkt, dass in größeren Liegenschaften allein bis zu 10.000 Batterien im Jahr allein für elektronische Schließsysteme gewechselt werden. Weiterhin entstehen mit diesem Batteriewechsel zusätzliche Kosten, die bei der Anschaffung der Geräte häufig nicht berücksichtigt werden und die in den meisten Fällen deutlich über die Kosten der einzelnen Batterie hinausgehen, wenn die Arbeitszeit (z.B. 5 Minuten pro Raum) für den Batteriewechsel eingerechnet wird. Der Einsatz von Batterien ist daher nur vermeintlich günstig.

Als Alternative für die vorhandene Batterie bietet es sich an, Energie aus der Umwelt zu nutzen und somit weitgehend auf die Primärzelle zu verzichten oder die Lebensdauer in den Bereich der Gerätelebensdauer zu erweitern. Allerdings sind solche Systeme am Markt, bis auf einige Ausnahmen, kaum präsent. Das liegt zum einen an den zusätzlichen Kosten für die zum Ernten notwendige Technik, zum anderen an den relativ hohen Leistungsverbrauch der Geräte, die noch nicht auf die Energieernte angepasst sind. Aus dieser Vorbetrachtung ergeben sich die globalen Ziele des Projektes:

  • Allgemeinen Bedarf an Batterien und das Aufkommen an verbrauchten Altbatterien für die Gebäudeautomation stark senken
  • Senkung der Betriebskosten intelligenter Gebäudeautomationssysteme

 

Hier setzt das beantragte Projekt an, indem es einen ganzheitlichen Ansatz bei der Entwicklung neuer Komponenten der Gebäudeautomation (Smart Home) verfolgt. Dabei wird modernste energiesparende (Ultra Low Power) Elektronik mit mehreren, am Montageort erntbaren Energieformen im Rahmen des Energy Harvesting (EH) kombiniert.

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