Empower#IoT

Hochschule für Life Sciences

Autonome, solarbetriebene IoT-Sensoren für Smart Cities

Smart Cities nutzen Sensoren, um Luftqualität, Verkehrsfluss, Lärmpegel und andere städtische Parameter in Echtzeit zu erfassen. Tausende von Sensoren sammeln und teilen Daten über ein System vernetzter Geräte bekannt als Internet der Dinge (Internet of Things - IoT). Die meisten Geräte werden jedoch mit Einwegbatterien betrieben oder erfordern eine aufwendige Verkabelung. Dies führt zu hohen Installationskosten, häufigem Wartungsaufwand und einer immer größeren Menge an Elektronikabfall.

EMPOWER#IoT will dies mit einer neuen Generation von solarbetriebenen Sensoren ändern, die auch im Schatten oder unter Straßenlaternen funktionieren. Dünnschicht-Photovoltaiktechnologien, namentlich organische und Perowskit-Solarzellen, werden in Module der nächsten Generation mit speziell entwickelter Steuerelektronik integriert, wodurch vollständig energieautarke Sensorknoten entstehen, die unter realen städtischen Bedingungen getestet werden.

Marktbedarf

Das Internet der Dinge (IoT) ist einer der am schnellsten wachsenden Technologiemärkte und treibt Smart-City-Anwendungen voran – von der Echtzeit-Überwachung der Luftqualität und des Lärmpegels bis hin zur Temperaturmessung und Hochwassererkennung. Hohe Wartungs- und Installationskosten, darunter der Austausch von Batterien und die Verlegung von Kabeln, bremsen jedoch den flächendeckenden Einsatz von IoT-Sensornetzwerken. Herkömmliche Silizium-Solarzellen bieten eine Teillösung, doch aufgrund ihrer schlechten Leistung bei Teilverschattung, diffuser Strahlung und künstlichem Licht sind sie für städtische Umgebungen ungeeignet. Diese Einschränkungen verlangsamen die Einführung von Smart-City-Technologien.

Ergebnisse und Auswirkungen

Neue Dünnschicht-Photovoltaik-Technologien, insbesondere organische und Perowskit-Solarzellen, für IoT-Sensoren
Integrierte Ökodesign-Prinzipien und Recyclingstrategien für photovoltaische Materialien mit dem Ziel, Abfall zu reduzieren und den Einsatz entscheidender Rohstoffe zu begrenzen.
Feldversuche mit Partnern in Frankreich, Deutschland und der Schweiz, die das Potenzial solarbetriebener, autarker Sensoren demonstrieren
Zuverlässige Daten mit geringeren Kosten, weniger Abfall und umweltfreundlicherer Technologie für Städte und Unternehmen

Projektdetails

Typ: Forschungsprojekt
Forschungsfeld: Angewandte Kreislaufwirtschaft
Themen: Baumaterialien und Gebäudetechnik, Biologie und Chemie, Digital Industry and Optimisation, Digital Transformation and Technologies, Digitalisierung und digitale Transformation, Energie, Elektrotechnik und Messtechnik, Geomatik, Geoinformation und räumliche Datenanalyse, Informatik und Data Science, Kreislaufwirtschaft, Nachhaltiges Bauen und Energieeffizienz, Naturwissenschaften, Produkt- und Prozessdesign, Technologien und Engineering, Umwelt und Nachhaltigkeit, Umweltmanagement, Umwelttechnologie und Recycling und Werkstoffe, Verfahrenstechnik
Hochschule/Institut: Hochschule für Life Sciences FHNW / Institut für Ecopreneurship
Partner: Universität Freiburg, Universität Straßburg, CNRS, Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, Eurométropole de Strasbourg und weitere Unternehmens-Partner.
Förderung: INTERREG 2021-2027; Synergie-CTE Nr. 21937. Kofinanziert von der Europäischen Union über das Programm Interreg Oberrhein, die Region Grand Est, das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg, das Ministerium für Wissenschaft und Gesundheit des Landes Rheinland-Pfalz, die Schweizerische Eidgenossenschaft und die Kantone der Nordwestschweiz.
Laufzeit: 2026-2028