EnOcean: Sensoren ohne Batterie und Kabel
EnOcean beschreibt eine digitale Kommunikationstechnik, bei der Sensoren und Schalter weder Batterien noch Kabel benötigen. Sie beziehen Energie aus Bewegungen, Licht oder Temperaturdifferenzen und lassen sich flexibel installieren. Wir geben einen Überblick über die EnOcean-Technologie und zeigen, in welchen Bereichen der Funkstandard zum Einsatz kommt.
Geschichte der Entwicklung von EnOcean
Die EnOcean Technik entstand im Jahr 2001 durch eine Ausgründung der Siemens AG im bayerischen Oberhaching. Den Erfindern ging es dabei darum, kleine Sensoren und Taster zu entwickeln, die ohne Anschluss an eine konventionelle Energiequelle funktionieren. Den nötigen Strom sollten sie über das sogenannte „Energy Harvesting“ weitestgehend selbst ernten. So zum Beispiel aus Licht, Bewegung oder minimalen Temperaturdifferenzen. Um die Technik aktiv weiterzuentwickeln, wurde im Jahr 2008 die EnOcean-Alliance gegründet. Ein Zusammenschluss aus mehr als 200 Firmen, die den Standard betreuen, weiter voranbringen und in ihren eigenen Produkten einsetzen.
Die wichtigsten Eigenschaften der Funktechnologie
EnOcean ist ein Funkstandard, der sehr kleine Daten über kurze Reichweiten versendet. Er nutzt in Europa den vergleichsweise zuverlässigen 868-MHz-Bereich und arbeitet durch eine Verschlüsselung sicher. Da der Standard nicht proprietär ist, können viele Hersteller Sensoren und Aktoren mit EnOcean-Technik ausstatten.
Der größte Unterschied zu Standards wie ZigBee oder Z-Wave liegt aber in der batterielosen Funktion von Sensoren, Schaltern und Tastern. Damit das funktioniert, setzen Hersteller auf das sogenannte Energy Harvesting. Gemeint sind damit Technologien wie Piezo-Elemente, Solarzellen oder Peltier-Elemente, die Energie zum Versenden der Informationen selbst ernten.
Die Piezoelektrizität oder der piezoelektrische Effekt beschreibt das Auftreten einer Spannung, wenn Materialien elastisch verformt werden. Zum Einsatz kommt das zum Beispiel bei Tastern, die mit jeder Betätigung Strom erzeugen.
Solarzellen kommen auch in der Photovoltaik zum Einsatz. Sie wandeln die Strahlungsenergie des Lichts in elektrische Energie um und können kleine Sensoren so für lange Zeit autark mit Strom versorgen.
Peltier-Elemente bestehen aus zwei elektrischen Leitern, die an einer Stelle miteinander verbunden sind. Liegt eine Temperaturdifferenz zwischen beiden vor, entsteht an der Kontaktstelle eine elektrische Spannung. Strom lässt sich somit aus kleinsten Temperaturunterschieden gewinnen.
Da die beschriebenen Technologien nur sehr wenig Energie liefern, muss der Datenversand mit dem EnOcean-Standard effizient und sparsam erfolgen.
Verschiedene Gerätekategorien im EnOcean-Standard
Um ein Smart-Home-System mit EnOcean-Technologie aufbauen zu können, sind grundsätzlich drei Gerätearten erforderlich. Sensoren nehmen dabei Informationen aus der Umgebung auf und leiten diese zu einem Regler. Infrage kommen hier Taster, Präsenzmelder, Fensterkontaktschalter oder andere Fühler. Regler verarbeiten die Informationen und leiten Datenpakete zu sogenannten Aktoren. Diese führen die gewünschte Aktivität aus. Sie können dabei zum Beispiel das Licht einschalten, die Lüftung starten oder eine Heizung steuern.
Anwendungsbereiche von EnOcean im intelligenten Zuhause
Die EnOcean-Technologie lässt sich grundsätzlich in vielen Gebäudebereichen einsetzen. So arbeiten die energieautarken Schalter in modernen Smart Homes genauso zuverlässig wie in größeren Industriebetrieben. Im Smart-Home-Bereich können Verbraucher mit den Systemen zum Beispiel die Beleuchtung, die Heizung oder die Lüftung steuern. Sie können die Fenster überwachen und alle Informationen mit einer App auf ihrem Smartphone abgleichen. Die dafür nötigen Schalter und Sensoren ernten die benötigte Energie selbst und lassen sich ohne Batterien oder Anschluss an das Stromnetz frei im Haus positionieren.