LoRaWAN-Technologie im Energiesektor

Alpha-Omega Technology betreibt als Experte für IoT-Infrastrukturen nach eigenen Aussagen den größten Online-Shop für Niedrigenergieprodukte in Low Power Wide Area Networks, kurz LPWAN, im deutschsprachigen Raum. Für sensorbasierte IoT-Anwendungen sieht das Unternehmen auf dem dynamischen Markt drei große Trends:

1. Smarte Energiesteuerung: Die aktuelle Gesetzgebung erfordert zeitnahe Maßnahmen im Energiemanagement. Diese lassen sich mit einer intelligenten Energiesteuerung realisieren. IoT-Lösungen setzen sich daher immer mehr durch.

2. Smarte Dörfer: Smart-Village-Anwendungen auf Basis der LoRaWAN-Technologie überwachen aus der Ferne Straßenlampen, Fahrbahnen oder Abfallbehälter. Eine zeitgemäße Infrastruktur mit attraktiven digitalen Bürgerservices schafft für ländliche Gemeinden Standortvorteile.

3. Smartes Umweltmonitoring: Sensoren in einem LoRaWAN-IoT leisten einen wichtigen Beitrag für die Anpassung an die Folgen von Klimaveränderungen. Sie messen Bodenwerte und helfen, Waldbrandrisiken früh zu erkennen, überwachen die Pegelstände und die Wasserqualität von Flüssen und Seen oder erfassen Messwerte in Ackerböden für den Abbau von CO₂.

Trend 1: Smarte Energiesteuerung

Wollen Kommunen und Unternehmen die Gesetzgebung zur Energieeinsparung umsetzen, müssen sie auch kurzfristige Maßnahmen im Energiemanagement ergreifen, um den Verbrauch von Strom oder Gas schnell zu senken. Für eine intelligente Energiesteuerung setzen sich IoT-Lösungen auf Basis von LPWAN-Technologien immer mehr durch. Mit dem offenen Funkstandard Long Range Wide Area Network, kurz LoRaWAN, lässt sich beispielsweise eine smarte Steuerung von zentralen Warmwasserheizkörperanlagen umsetzen.

Jan Bose, Geschäftsführer bei Alpha-Omega Technologie, betont: „Auf dem Markt sind Sensoren wie ‚Vicki‘ von Mclimate verfügbar, die nicht nur Istwerte in ein Backend übertragen, sondern auch Sollwerte und Informationen darüber, wie weit das Ventil geöffnet ist. Im Backend werden alle Daten für den Nutzer visualisiert. Die Ventilstellung wird automatisch nachreguliert. Zudem kann ein Zeitplan hinterlegt werden – etwa um die Temperatur in Bürogebäuden nachts und an Wochenenden automatisch abzusenken und bei Bedarf rechtzeitig wieder zu erhöhen. So lässt sich sehr viel Energie einsparen.“

Sensoren helfen aber auch indirekt dabei, Energie einzusparen. So können Unternehmen und öffentliche Liegenschaften mit ihnen zum Beispiel sicherstellen, dass Fenster nur zum Stoßlüften weit geöffnet werden und nicht über Nacht gekippt bleiben. Der Einsatz von LoRaWAN-Technologie bietet sich insbesondere in großen Gebäuden an, wo Kontrollgänge ineffizient sind. Dezente Fenstersensoren sind leicht montiert und können aufgrund ihres niedrigen Stromverbrauchs und der langen Batterielaufzeit den Öffnungsstatus des jeweiligen Fensters jahrelang überwachen. Dies kann ein langfristig sinnvoller, leicht umzusetzender Baustein für Energieeinsparungen sein.

Trend 2: Smarte Dörfer

Die Digitalisierung kann für ländliche Kommunen große Vorteile bringen. Zum Beispiel, wenn in dünn besiedelten Gebieten Sensoren den Ausfall von Straßenlaternen signalisieren. Ein Dorf mit einer zeitgemäßen Infrastruktur hat Standortvorteile: Moderne Bürgerservices tragen dazu bei, dass sich junge Familien und damit dringend benötigte Fachkräfte ansiedeln. IoT-Lösungen können auch den Personalmangel abmildern. Mit Füllstandsensoren an den öffentlichen Abfallbehältern kann beispielsweise die Müllabfuhr ihren Personaleinsatz optimieren, indem sie bei Bedarf leert anstatt zu festen Terminen.

Das Smart-Village-Projekt „Smartinfeld“ in der Gemeinde Martinfeld im thüringischen Landkreis Eichsfeld zeigt, wie die IoT-Lösungen in der Praxis funktionieren. Seit mehr als fünf Jahren testet Alpha-Omega Technology hier in Zusammenarbeit mit der Gemeinde sensorbasierte LoRaWAN-IoT-Anwendungen unter realistischen Bedingungen und optimiert sie für den ländlichen Raum: Von der intelligenten Straßenbeleuchtung über die Messung der Temperatur von Fahrbahnen und die Verkehrszählung bis zur Überwachung von Trafostationen. Die Erkenntnisse und Kompetenzen sollen IoT-Projekten in anderen Gemeinden zugutekommen.

Trend 3: Smartes Umweltmonitoring

Im nächsten Schritt sind in Smartinfeld Testprojekte in der Umweltsensorik geplant, etwa um die Pegelstände von lokalen Gewässern im Blick zu behalten. „In Flüssen und Seen können Sensoren anhand der Leitfähigkeit des Wassers Auskunft über die Wasserqualität geben. So lassen sich zum Beispiel drohende Umweltverschmutzungen frühzeitig erkennen und die Folgen abmildern. Und an Brücken montierte Ultraschallsensoren können die Pegelstände überwachen, damit Gemeinden rechtzeitig auf zu hohe oder zu niedrige Wasserstände reagieren können,“ erläutert Bose. Für die Land- und Forstwirtschaft sind insbesondere die Überwachung des Wetters und der Bodeneigenschaften interessant – so sollen Sensoren beispielsweise Temperatur, Bodenfeuchte und Niederschlag messen. Ein LoRaWAN-IoT kann zudem dabei helfen, Waldbrandgefahren so früh wie möglich zu erkennen. „Hierfür kommt ein Multisensor zum Einsatz, der Temperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck und diverse Gase wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid erfasst“, schildert Bose.

LoRaWAN-Sensoren können sogar unterirdisch Messwerte sammeln, wie das Klimaschutzprojekt „Project Carbdown“ zeigt. Im Verbund von Wissenschaft und Wirtschaft wird hier erforscht, wie sich CO₂ aus der Luft mithilfe von Gesteinsmehl auf Ackerflächen binden lässt. Um Feuchte, Temperatur, Leitfähigkeit und den pH-Wert der Böden zu bestimmen und weitere Umweltparameter zu erfassen, werden spezielle Sensoren eingesetzt. Ihre Sonden werden eingegraben und das mit einem robusten Kabel verbundene Funkmodul versendet die Daten oberirdisch. Zusätzlich erfassen weitere Sensoren engmaschig Regenmenge und Temperatur und geben Auskunft darüber, wie sich zum Beispiel pH-Wert und Leitfähigkeit des Bodens kurz nach Wetterereignissen verändern. Das Projekt soll Aufschluss geben, wie viel Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre pro Hektar und Jahr in Ackerflächen gebunden werden kann. Landwirtschaftliche Betriebe könnten in Zukunft zusätzliche CO₂-Zertifikate erwerben, wenn sie diese Methode anwenden.

Trendtechnologie LoRaWAN

LoRaWAN gehört zur Gruppe der Low Power Wide Area Networks (LPWAN). Diese Funktechnologie braucht nur wenig Energie, um Mess- und Sensordaten über große Distanzen zu übertragen. In ländlichen Gebieten können das bis zu zehn Kilometer sein. Die Batterien der Sensoren halten viele Jahre. Die Anwender bauen ihre eigene Infrastruktur auf und sind so unabhängig von den Anbietern der großen Mobilfunknetze. Für LoRaWAN bietet der Markt zudem eine große Auswahl an Sensoren für Anwendungsfälle außerhalb des klassischen Spektrums von Heizungsventilen oder Parkplatzsensoren.

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