27.09.2021 - Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)

Das Internet der Dinge wird grüner

Der Bedarf an vernetzten Geräten wächst – Fraunhofer-Leitprojekt zeigt, wie all diese Sensorsysteme extrem wenig Strom verbrauchen oder komplett autonom funktionieren können

Jeden Tag umgeben uns unzählige Sensoren. Wir nutzen bewusst oder unbewusst Geräte, die unsere Daten sammeln, analysieren, interpretieren und somit helfen, unsere Umwelt besser zu verstehen. Der Bedarf an vernetzten Geräten wächst – insbesondere im Bereich des Internets der Dinge, kurz IoT. Die Ergebnisse des erfolgreich abgeschlossenen Fraunhofer-Leitprojekts ZEPOWEL zeigen, wie all diese Sensorsysteme extrem wenig Strom verbrauchen oder komplett autonom funktionieren und somit bundesweit bis zu 20 Prozent der Kohlendioxid-Emissionen einsparen können.

In einer zunehmend vernetzten Welt mit Milliarden von Sensoren ist vor allem die Energieversorgung ein relevanter Faktor für unsere Umwelt und auch für die Industrie. Geräte, die im Internet der Dinge miteinander kommunizieren, sind bereits heute durch eine Vielzahl von Sensoren in Form einzelner Knoten vernetzt. Bislang tauschen diese Geräte jedoch Daten mit einem enormen Energieverbrauch aus, sodass dringend notwendige IoT-Anwendungen im umfassenden industriellen Einsatz noch zu umweltschädlich oder sogar ungeeignet für eine zeitgemäße Nachrüstung wären. In dem Leitprojekt Towards Zero Power Electronics – kurz ZEPOWEL – zeigen neun Standorte der Fraunhofer-Gesellschaft, dass sich Digitalisierung und Energiewende nicht zwangsläufig ausschließen müssen.

Nach mehreren Jahren angewandter Forschung, die von integrierter Sensorik und Signalverarbeitung über die Energiegewinnung aus der Umgebung und verbesserte Speichertechnologien bis hin zu effizienter, drahtloser Kommunikation in vernetzten IoT-Systemen reicht, zielt die ZEPOWEL-Plattform darauf ab, das gesamte Spektrum vernetzter IoT-Systeme zu optimieren. Das Besondere daran ist nicht nur die modulare Technik des Systems, die auf diverse IoT-Anwendungen zugeschnitten werden kann, sondern vor allem die Tatsache, dass sich die Sensorknoten der Zukunft auch autonom mit Energie versorgen können.

Die gemeinsamen Ergebnisse wurden an zwei Marktsegmenten des Internets der Dinge demonstriert: Smart Cities und Smart Fabrication. Zum einen also mit einem autarken Sensorknoten für die intelligente Stadt, der die Luftqualität, wie zum Beispiel Stickoxide oder Feinstaubbelastung, sehr energieeffizient überwacht und Umweltdaten in Echtzeit sammelt. Zum anderen mit einem IoT-Knoten für die vernetzte Produktion, der den Betriebszustand von Maschinen, Motoren oder Pumpen erfassen und steuern kann, um deren Energiebedarf gerade im Hinblick auf Leerlaufzeiten drastisch zu verringern.

Bei der Abschlussveranstaltung kamen alle beteiligten Projektmitarbeitenden zusammen und präsentierten die Projektergebnisse und die gemeinsame Verwertungsstrategie einem Gremium von hochrangigen Expertinnen und Experten aus Industrie und Wissenschaft. Die Anwendungsbereiche für derartige Sensoren reichen von der Landwirtschaft über die fertigende Industrie bis hin zu ganzheitlichen Systemen für ein effektives und nachhaltiges Internet der Dinge.

Fakten, Hintergründe, Dossiers
Mehr über Fraunhofer-Institut IZM
  • News

    Umweltsündern auf der Spur

    Kriminelle Machenschaften nachzuweisen, kann mitunter schwierig sein: Etwa bei Akteuren, die schädliche Abwässer heimlich in die Kanäle einleiten. Ein neues Sensorsystem von Fraunhofer-Forschern und ihren Partnern könnte die Sicherheitsbehörden künftig bei dem Nachweis unterstützen: Im Abwa ... mehr

    LED-Produkte im Wandel

    Leuchtdioden (LEDs) sind energieeffizient und quecksilberfrei, beanspruchen jedoch kritische Ressourcen. Im Verbundprojekt cycLED arbeiteten Wissenschaft und Wirtschaft daran, den Ressourcenverbrauch zu reduzieren, die Lebensdauer von LED-Produkten zu erhöhen und ein besseres Recycling zu f ... mehr

    Lignin als nachwachsender Rohstoff für Elektronikbauteile

    Unter Koordination des Fraunhofer Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) startet ein Verbund aus neun Partnern seine Arbeiten zu Biokunststoffen auf Lignin-Basis, um konventionelle Kunststoffe in der Elektronikindustrie zu ersetzen. Das Verbundvorhaben „Lignin als nachwach ... mehr

  • Firmen

    Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)

    Fraunhofer ist die größte Organisation für anwendungsorientierte Forschung in Europa. Die Forschungsfelder richten sich nach den Bedürfnissen der Menschen: Gesundheit, Sicherheit, Kommunikation, Mobilität, Energie und Umwelt. Sie betreibt derzeit rund 80 Forschungseinrichtungen - darunter 5 ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM)

    Die Systemintegration und das Packaging elektronischer Produkte entwickeln sich zunehmend zu einem entscheidenden Faktor für den wirtschaftlichen Erfolg von Zulieferern und Anwendern aus den Bereichen Consumer Electronics, Telekommunikation, Maschinenbau und dem Automobilsektor. Um sich in ... mehr

Mehr über Fraunhofer-Gesellschaft
  • News

    Silizium-Kristalle gezielt aufwachsen lassen

    Vier Freiburger Wissenschaftlern ist es weltweit erstmals in Simulationen gelungen, durch Scherung verursachte Amorphisierung und Rekristallisierung von Silizium-Kristallen zu nutzen, um Kristalle zielgerichtet aufwachsen zu lassen. In Zukunft könnten Fachleute mithilfe dieses Konzepts kris ... mehr

    Wärmespeicher für die Energiewende

    55 Prozent der Endenergie in Deutschland werden für die Wärme- oder Kälteerzeugung verbraucht. Andererseits kann viel Wärme nicht genutzt werden, da sie zu unpassender Zeit entsteht. Wärmespeicher aus Zeolith speichern Wärme verlustfrei und langfristig. Fraunhofer-Forscher arbeiten nun dara ... mehr

    Neue Katalysatoren für Brennstoffzellen

    Soll aus Wasserstoff oder Methanol elektrische Energie gewonnen werden, kommen meist Brennstoffzellen zum Einsatz. Nanoskalige Katalysatoren bringen den Prozess in Schwung – bislang schwankt die Qualität dieser Materialien jedoch stark. Der Forschungsbereich CAN des Fraunhofer-Instituts für ... mehr

  • Videos

    Effektive Abwasserreinigung durch Nanofiltration

    Wasser ist lebenswichtig – Abwässer müssen daher möglichst effizient gereinigt werden. Möglich machen das keramische Membranen, mit denen erstmalig 200 Dalton kleine Moleküle abtrennbar sind. Dieses Video zeigt, dass sich hiermit auch Industrie-Abwässer effizient reinigen lassen.Dr. rer. na ... mehr

    Flüssigkristalle als Schmierstoffe

    Schmierstoffe sind fast überall im Einsatz – in Motoren, Produktionsmaschinen, Getrieben, Ventilen. Obwohl sie in nahezu allen Maschinen für einen ruhigen Lauf sorgen, gab es auf diesem Gebiet in den vergangenen beiden Jahrzehnten keine grundlegenden Innovationen. Das Fraunhofer-Institut fü ... mehr

    Briefkontrolle mit Terahertz-Wellen

    Bislang ist es recht aufwändig, Briefe sicher und zuverlässig auf gefährliche Inhaltsstoffe wie Sprengstoffe oder Drogen hin zu untersuchen. Abhilfe könnte ein neuer Terahertz-Scanner schaffen. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Physikalische Messtechnik IPM in Kaiserslautern und der Hüb ... mehr

  • Forschungsinstitute

    Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.

    Die Fraunhofer-Gesellschaft ist die führende Organisation für angewandte Forschung in Europa. Unter ihrem Dach arbeiten 59 Institute an über 40 Standorten in ganz Deutschland. Rund 17 000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter erzielen das jährliche Forschungsvolumen von 1,5 Mrd Euro. Davon erwir ... mehr