Egal ob Temperatur, Druck, Feuchtigkeit oder Bewegung: Energieautarke Funksensoren liefern wichtige Daten überall dort, wo es etwas zu steuern, zu regeln oder zu überwachen gibt. Insbesondere in besonders schwer zugänglichen Stellen kommen sie zum Einsatz, liefern sie doch präzise Werte über Jahre hinweg zuverlässig und weitgehend wartungsfrei.

MÜNCHEN (sp). Energieautarke Funksensoren sind für vielerlei Anwendungen attraktiv, stellen jedoch immer noch einen Nischenmarkt dar, der allerdings im Wachstum begriffen ist. Das hat das Marktforschungsunternehmen Frost&Sullivan in seiner jüngsten Studie festgestellt: Die großen Vier der drahtlosen Sensoren konnten allesamt ihren weltweiten Umsatzanteil im Jahr 2009 steigern: bei Temperatur um 14,3 %, Druck um 9,9 %, Feuchtigkeit um 6,6 % und Bewegung um 23,6 %. Dr. Rajender Thusu, Team Leader Covering Sensors von Frost & Sullivan geht davon aus, dass „der im Jahr 2009 erzielte globale Umsatz drahtloser Sensoren von etwa 527 Mio. Dollar auf 1.8 Mrd. Dollar in den nächsten vier Jahren anwachsen wird.“ Den Optimismus speist er mit der Zuversicht, dass „die meisten End-Anwender sich aufgrund der einfachen Anwendung zunehmend für drahtlose Sensoren entscheiden“.

Vor allem die industriellen Anwendungen werden den drahtlosen Sensoren künftig Auftrieb verleihen. Auf diesem Gebiet will sich das junge Unternehmen Senseor mit seiner auf SAW-Sensoren (Surface Acoustic Wave) beruhenden Technik etablieren. Die Besonderheit dieser Sensoren begründet Marc Loschonsky, Director Business Development von Senseor recht kurz: „Sie kommen ohne eigene Energieversorgung aus.“ Anders als bei herkömmlichen auf Energy-Harvesting-Konzepten aufbauenden Funksensoren handelt es sich hierbei um „absolut passive Sensoren ohne elektronische Komponenten, eigener Energieversorgung oder Energiespeicher“, betont er. Mittels eines Radarlesesystems wird der Sensor periodisch oder kontinuierlich über ein Funksignal mit Energie versorgt, woraufhin sich die Daten auslesen lassen. Die differentiell arbeitenden Sensoren sind mit zwei Resonatoren ausgestattet welche eine höhere Messstabilität und Genauigkeit bei gleichzeitiger Kompensation von Quer- oder Störeffekten ermöglichen.
Die Anwendungspotentiale ergeben sich aus dem passiven Funktionsprinzip, erläutert der Experte: „Drahtlose SAW-Sensoren sind für rotierende, sich in Bewegung befindliche oder schwer zugängliche Messstellen in rauen Umgebungen die einzige technische Lösung, die zudem wartungs- und servicefrei ist.“ Eine der ersten Applikationen war die Temperaturüberwachung von Kugellagern in Schiffsmotoren, um drohende Ausfälle wie etwa Manövrierunfähigkeit und damit teure Reparaturen zu vermeiden. Ein weiterer Einsatz erfolgte an den Rotorblättern von Windkraftanlagen.
Im Bereich der batterielosen auf Energy Harvesting basierenden Funkmodule hat derzeit EnOcean die Nase vorn: Das mit „Energie ernten“ wiederzugebende Prinzip ermöglicht die Energiegewinnung aus der Umgebung, etwa mittels Temperaturunterschieden. Energieeffiziente Automatisierung in Gebäuden und der Industrie sind die größten Treiber, hat Armin Anders, Leiter Produktmarketing und Mitgründer von EnOcean festgestellt: „Mit unserer Dolphin-Plattform haben wir erstmals kompakte Plug&Play-Module auf den Markt gebracht, die energieautark bidirektional arbeiten, also senden und empfangen können. Das eröffnet Entwicklern völlig neue Anwendungsmöglichkeiten.“ Immerhin: Mehr als 100.000 Gebäude weltweit wurden bislang mit den batterielosen Funksensoren ausgestattet.
Bestes Beispiel hierfür ist der in Spaniens Hauptstadt Madrid befindliche Torre de Cristal. 2008 wurde der 249 m hoher Wolkenkratzer vollständig mit Funk ausgestattet und in Betrieb genommen: Licht, Beschattung und Klima in 52 Stockwerken werden über ein KNX-Automatisierungssystem von Siemens gesteuert. Rund 4000 batterielose Funkknoten sind über Gateways der Firma Weinzierl mit dem KNX-System verbunden. Die Einsparungen waren beachtlich: 40 % Stromkosten für Beleuchtung, 33 km Kabel und 80 % Nachrüstungskosten. In diesem Jahr ging der Award „Beste Entwicklung im Bereich Energy Harvesting“ von IDTechEx an dieses Unternehmen.
Für Prof. Jürgen Schwager vom Labor für Prozessdatenverarbeitung der Hochschule Reutlingen ist Energy Harvesting ein zentrales Thema – vor allem in der industriellen Praxis. Hierfür hat er eine Website ins Leben gerufen. Die Website www.harvesting-energy.de, die von Schwager in Zusammenarbeit mit Prof. Dennis Hohlfeld von derselben Hochschule aufgebaut und gepflegt wird, listet zwölf Techniken für Energy Harvesting systematisch nach Energiequellen auf und bietet weiterführende Links zu einschlägiger Fachliteratur.