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Energy Harvesting - No Batteries, No Wires

Energieautarker Funkschalter von ZF Friedrichshafen AG – Keine Batterien, Keine Kabel

Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, intelligente Gebäudeautomation, Flexibilität, niedrige Systemkosten, Vernetzung – diese Schlagwörter sind heutzutage Schlüsselkriterien, deren Priorisierung bei Bauherren stark zunimmt. Insbesondere die Lichtindustrie steht unter enormen Druck, diese Kriterien zu erfüllen. 

Der Stromverbrauch für Lichtanwendungen im gewerblichen und privaten Bereich in den USA im Jahr 2019 wurde von der EIA (Energy Information Administration) auf 5% des gesamten nationalen Stromverbrauchs geschätzt. Um die Kosten und die Energieeffizienz zu optimieren, sind öffentliche Institutionen und private Unternehmen auf intelligente, technologische Innovationen angewiesen. Ein wesentlicher Beitrag zur Verbesserung der oben genannten Schlüsselkriterien stellt hier das energieautarke Drucktastenmodul im Gebäudeinneren dar. Die Besonderheit ist, dass dieses sowohl kabellos als auch batteriefrei als Licht- oder Jalousie-Schalter eingesetzt werden kann. Hergestellt werden diese smarten Schalter von der ZF Friedrichshafen AG. Das Prinzip besteht darin, ein flexibles Raumkonzept zu schaffen, welches mit hoher Energieeffizienz und niedrigen Systemkosten verbunden ist.

Kabelgebundene Systeme bedeuten Inflexibilität

Ob für Neubauten oder für nachgerüstete Gebäude, Strom- und Leitungskabel bedeuten stets eine detaillierte Vorplanung von Projekten hinsichtlich geeigneter Verbindungen zwischen mehreren Leuchten, Aktoren, Sensoren, Steuergeräten und Empfängern. Einmal umgesetzt, ist es nur mit sehr hohem Aufwand möglich, die Positionen dieser Module wieder zu ändern. Neuanordnungen fordern eine neue Planungsphase, Wände müssen aufgerissen werden, neue Leitungen verlegt und anschließend alles wieder verputzt und aufgeräumt werden. Zudem werden Elektriker benötigt, die ihre Aufwände für Reise- und Arbeitszeiten auf den Auftraggeber umschlagen. Um ein Gesamtbild der Kosten zu erhalten, reicht es nicht aus nur die initialen Kosten zu berücksichtigen, sondern auch die Folgekosten.

Batterien bedeuten Wartungskosten und Ressourcen Verschwendung

Eine Alternative zu starren Leitungen sind Funk-Systeme zwischen Leuchten und Lichtschaltern. Wenn es um die Entscheidung für den Einsatz von Batterien oder energieautarke Technologien geht, ist die anfängliche Kostenbetrachtung für die Bauherren nach wie vor ein entscheidender Faktor. Um ein vollständiges Kostenbild zu erhalten, müssen jedoch zusätzliche Kriterien bewertet werden. Hauptkriterien sind die zusätzlichen Kosten für Wartungs-, Batteriewechsel- und Entsorgungsaufwände. Bei batteriebetriebenen Modulen müssen sich Gebäude Manager stets um deren Funktionstüchtigkeit bemühen. Sie benötigen eine detaillierte Übersicht über die Position der batteriebetriebenen Module mit Informationen darüber, wann die Batterien gewechselt werden müssen. Für Hotelanlagen, Flughäfen, Unternehmensgebäuden oder Produktionshallen würde dies bedeuten, hunderte von Lichtschaltern zu überwachen, die in einem großen Gebäudekomplex über mehrere Räume und Stockwerke verteilt sind. Wenn es aufgrund einer leeren Batterie zu einem Ausfall kommt, muss der Schalter aufgesucht und die Batterie gewechselt werden. Dies führt zu zusätzlichem Arbeits- und Zeitaufwand.

Weitere wichtige Betrachtungspunkte sind die Aufwände zur Batterieentsorgung und die Verschwendung von Ressourcen. Batterien gehören zu der Kategorie Sondermüll. Sie bestehen je nach Batterietyp aus Schwermetallen wie Quecksilber, Blei oder Cadmium, die sich nachteilig auf die Umwelt auswirken. Daher müssen sie vom Hersteller oder Endverbraucher sehr sorgfältig und teuer entsorgt werden. Allein in Deutschland wurden 2019 mehr als 80.000 Tonnen an Batterien verbraucht. Infolgedessen müssen vermehrt komplizierte und energieaufwendige Recyclingverfahren durchgeführt werden.

Energieautarke Technologie – Keine Batterien, Keine Kabel

Energieautarke Lösungen helfen Gebäudeeigentümer sich von den Nachteilen kabel- und batteriegebundener Systeme zu befreien. Mit Hilfe der ZF Technologie, die auf dem induktiven Prinzip basiert, kann ein kleiner Generator mechanische Energie durch manuelle Betätigung in eine elektrische Leistung von typischerweise 330 µWs umwandeln. Diese Energieabgabe reicht aus, um mehrere redundante Funk-Telegramme direkt an Leuchten oder an zentrale Smart-Home-Kontrolleinheiten zu senden. Diese gewährleisten den zuverlässigen Empfang und die Ausführung der Befehle, wie beispielsweise das An- und Ausschalten oder das Dimmen von Leuchten. Die Größe des Kommunikationsbereichs variiert zwischen den am Markt verfügbaren Standard-Protokollen und erreicht bis zu 30 Meter in Innenräumen bei einem Frequenzband von 868 MHz. Die von ZF entwickelten energieautarken Funkschalter haben eine Lebensdauer von bis zu einer Millionen Schaltzyklen. Auch bei mehrmaliger Betätigung pro Tag müssen die Schalter für 20 Jahre und länger nicht gewartet werden. In diesem Zeithorizont müssen Batterien mehrfach manuell gewechselt und neu eingekauft werden.

Wireless Pushbutton Module
Energy Harvesting Light Switch from ZF

Das Funkschaltermodul von ZF ist bereits für die beiden Funk-Standards KNX-RF und EnOcean3.0 erhältlich. In Zusammenarbeit mit ON Semiconductor hat ZF kürzlich ein Referenzdesign für einen Energy Harvesting Bluetooth® Low Energy Schalter und ein erstes Demo-Lichtschaltmodul entwickelt. Es ist kompatibel mit den handelsüblichen Lichtschalter-Rahmen und Wippen. Das Modul kann aber auch mit kundenspezifischen Bedien- und Design-Panels kombiniert werden.

Fazit

Um sich von den Einschränkungen leitungsgebundener Systeme zu befreien, sind Funk-Lösungen eine hervorragende Alternative. Besonders für sich wandelnde Gebäudekomplexe tragen Funk-Lichtschaltermodule dazu bei, eine flexible Raumgestaltung und Neuanordnung von Lichtschaltern zu gewährleisten – ohne Wartungsaufwände. Im Gegensatz zu Batterien schont die energieautarke Funkvariante die Umwelt und Ressourcen. Außerdem sinken in einer langfristigen Betrachtung die Systemkosten, da interne Aufwände für Neubatteriebeschaffung, Batteriewechsel und Entsorgung ausbleiben.

2021-05-18T10:41:02+00:00

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