Energieversorgung

Kabellos Energie im Smart Home übertragen

| Autor / Redakteur: Jörg Hantschel* / Hendrik Härter

Energiequellen, die unsichtbar in der Wand oder im Boden installiert sind, lassen sich bequem über ein Tablet steuern.
Energiequellen, die unsichtbar in der Wand oder im Boden installiert sind, lassen sich bequem über ein Tablet steuern. (Bild: pixabay / CC0)

Keine Steckdosen mehr: Mit Wireless Power Spots lassen sich elektrische Geräte im Smart Home zukünftig kabellos laden. Die Spots lassen sich außerdem mit Sensoren erweitern.

Smartphone und Tablets sind allgegenwärtig, doch hat sich das Nutzungsverhalten der Anwender in den vergangenen Jahren sehr stark verändert. Immer länger sind die Geräte täglich im Einsatz. Die intensive Nutzung führt dazu, dass die Geräte häufig geladen werden müssen. Künftig lässt sich dies über kabelloses Laden einfach und bequem erreichen.

Unternehmen wie Samsung und Ikea erleichtern Kunden durch Ladestationen, ihre mobilen Geräte aufzuladen. Dazu werden Lademöglichkeiten überall im Haus verteilt. Auch im öffentlichen Raum, wie etwa in Bahn, Flughafen, Hotel und Restaurant, werden zukünftig immer mehr Ladestationen angeboten.

Allgemeingültiger Standard ist notwendig

Für den Erfolg dieser Ladetechnologie ist ein allgemeingültiger Standard notwendig. Um die kabellose Energieversorgung als Teil eines vernetzten Gebäudes zu etablieren, müssen zudem alle im Haus vorkommenden Energieklassen mit Leistungen von 1 W bis 2,4 kW verfügbar sein. Ladespots für verschiedenste Geräte – nicht nur Smartphones – werden im Haus verteilt. Informationen über Position und Zustand der Geräte lassen sich über den Ladespot an ein zentrales Infocenter melden. Die Geräte können auch von dort aus gesteuert werden. Zentrale und dezentrale Nutzung gehen Hand in Hand.

Sicherheit ist ein wichtiger Aspekt in Gebäuden und Wohnungen. Heute sind Steckdosen mit metallischen Kontakten und dauerhaft anliegender Netzspannung von 110/230 V immer ein Risiko, speziell für Kinder. Mit den sogenannten Wireless Power Spots können die metallischen Kontakte komplett verschwinden, Energie fließt nur dann, wenn ein Verbraucher angeschlossen ist.

Ergänzt durch Sensoren im Gebäude

Die im Wireless Power Spot vorhandene Elektronik kann im vernetzten Gebäude problemlos durch Sensoren wie Temperatur oder Bewegung ergänzt werden. Außerdem können die Wireless Power Spots („Steckdosen“) unsichtbar in der Wand oder im Boden verschwinden. Damit wandelt sich die herkömmliche Steckdose zu einer intelligenten Stromquelle, die auch mit intelligenten Gebäude-Sensoren verknüpft werden kann. Über die Kommunikation mit dem Infocenter lassen sich die Steckdosen überwachen und steuern. Das Konzept fügt sich nahtlos in das Smart Home oder Smart Building ein.

Im Badezimmer wird Energie bereits heute kontaktlos übertragen, wie bei der elektrischen Zahnbürste. Rasierapparate, Bartschneider und Fön könnten folgen. So lassen sich störende Kabel vermeiden und die Sicherheit in feuchten Umgebungen wächst deutlich. Auch in der Küche lassen sich verschiedene Verbraucher mit Leistungsklassen von 200 W bis 2,4 kW über kontaktlose Energieübertragung nutzen.

Anwendungen wie Wasserkocher, Brotbackautomat, Mixer, Kaffeemaschinen oder auch Pfannen können direkt betrieben werden, ohne eine wieder aufladbare Batterie als Energieversorger zu besitzen. Intelligenz wie Temperatursteuerung kann in das Küchengerät (Pfanne) wandern und wird das Kochverhalten grundlegend verändern. Alle Geräte, die im Einsatz sind können an ein Kommunikationssystem angedockt und auch zentral gesteuert werden. Die Flexibilität in der Nutzung wird erhöht. Kochen kann im Arbeitsbereich beginnen und im Essbereich fortgesetzt beziehungsweise beendet werden.

Keine mechanische Steckdose notwendig

Staubsauger- und Rasenmähroboter sind weitere Anwendungen für kabelloses Laden. Hier ergibt sich im Smart Home neben dem Sicherheitsaspekt der Vorteil, dass sich die autonomen Geräte an jeder Wireless-Power-Steckdose aufladen können und nicht notwendigerweise zu einer speziellen Ladestation zurückkehren müssen. Generell ist der Wegfall der mechanischen Verbindung an der Steckdose ein großer Vorteil, da weitere intelligente Geräte autonom von Stromquellen betrieben werden können.

Kabellose Energieversorgung kann auch bei Fahrzeugen zum Einsatz kommen. Das Elektroauto hat in der Garage eine im Boden oder Wand versenkte Lademöglichkeit, die automatisch das Fahrzeug lädt, wenn es entsprechend abgestellt wird. Natürlich ist auch dieses System in das Smart Home Konzept integriert.

Im Smart Home können die Wireless Power Spots in Wänden und Decken von außen unsichtbar platziert werden. Sie stehen dann für alle Geräte und Anwendungen flexibel zur Verfügung, benötigen keine mechanische Kopplung und können zentral oder dezentral angesteuert werden. Das eröffnet beispielsweise Kombinationsmöglichkeiten Energy-Harvesting-Anwendungen wie den Schaltern von EnOcean..

Energie über große Distanzen übertragen

Eine Vision, die schon von einigen Startups wie Energous oder WITricity verfolgt wird, ist die Energieübertragung über größere Distanzen im Meterbereich. Hierbei kann die Energiequelle in der Zimmerdecke installiert werden und unterschiedlichste Geräte im Raum gleichzeitig mit Energie versorgen.

Dabei sollte kritisch angemerkt werden, dass die Einflüsse auf den menschlichen Körper und die EMV bei hohen Energien in elektromagnetischen Feldern dazu heute noch nicht vollständig erforscht sind.

Um kabellose Lösungen für Leistungen von 1 W bis 2,4 kW im Haus anbieten zu können, arbeitet das Wireless Power Consortium an der Entwicklung von Standards für verschiedene Energieklassen. So kann der Einsatz im Smart Home in einigen Jahren mit Geräten und in der Infrastruktur Wirklichkeit werden.

* Jörg Hantschel ist Global Business Development Manager bei Würth Elektronik eiSos.

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