Energie ohne Batterien für die Kommunikation im Internet der Dinge

Das Internet der Dinge (IoT) produziert immer mehr Geräte, die regelmäßig ihre Batterien erneuern müssen. Eine internationale Forschergruppe, darunter die Technische Universität Graz, will diese Problematik lösen, indem sie IoT-Geräten Strom per drahtlose Übertragung oder aus Umgebungslastquellen bereitstellt. Das EU-geförderte Projekt „Ambient-6G“ erhielt 8,4 Millionen Euro.

Die Zahl der Internet-of-Things-(IoT)-Geräte wird sich in den kommenden Jahren rapide vervielfachen. Ein wichtiger Aspekt hierbei ist die Reduzierung von Abfällen und die Vermeidung von Batterie-Ersatz und -entsorgung. Das Ambient-6G-Projekt konzentriert sich auf die Erneuerung des Internets der Dinge, indem es Geräte per Funk oder durch Energie-Aufkommens (Wärme, Vibrationen) aus dem Umfeld betreibt.

Energie-neutrales Rückstrahl-Kommunikation

Die Forscher arbeiten an einer neuen Kommunikationsmethode für IoT-Geräte: die „backscatter communication„. Diese passive Kommunikation überträgt Informationen, indem die Geräte sehr leicht modulierte Funksignale reflektieren. Dies ermöglicht es, dass die kleinen Energien, die von den Funksignalen generiert werden, genug sind, um die Geräte zu betreiben. Backscatter-Communication funktioniert wie ein „Klang-Echo“, bei dem eine Sendestelle einen Funksignal aussendet und das Empfangsgerät das Signal reflektiert, um seine eigenen Informationen zu übermitteln.

Verteilte Antennensysteme ermöglichen niedrigen Übertragungspotenz

Das Ambient-6G-Projekt untersucht auch Verteilte Antennensysteme als effektive Kommunikationsmethode mit IoT-Geräten. Diese Systeme erlauben es, den Übertragungspotenz der einzelnen Antennen niedrig zu halten und so schädliche Strahlung aus dem Umfeld zu vermeiden.

Anwendungsgebiete

Batteriefreie IoT-Geräte haben ein breites Spektrum an Anwendungsbereichen. Zum Beispiel könnten elektronische Etiketten in großen Supermärkten helfen, Abfälle zu reduzieren und maintenance-Kosten zu senken. In der Logistik könnten Güter ohne Batterien über lange Strecken und mit hoher Genauigkeit lokalisiert werden.

Schwache Signale stellen ein Hindernis dar

Es gibt noch einige Herausforderungen, die vorab zu überwinden sind, bevor batteriefreie IoT-Geräte eine praktische Option werden. Dazu gehören auch Signalverarbeitungsmethoden. Die Forscher müssen spezielle Algorithmen entwickeln, um nützliche Informationen aus den rauschenden Signalen zu extrahieren.

Quelle: www.tugraz.at/news/artikel/batterielose-energie-iot