EnOcean-Technologie

Batterielose Funktechnik für Schalter und Sensoren

22.02.2008 | Redakteur: Jan Vollmuth

Druckempfindlich: Ein Tastendruck auf den Schalter reicht aus, das Funksignal zum Ansteuern etwa einer Jalousie oder des Lichts zu erzeugen
Druckempfindlich: Ein Tastendruck auf den Schalter reicht aus, das Funksignal zum Ansteuern etwa einer Jalousie oder des Lichts zu erzeugen

EnOcean-Funksender versorgen sich selbst mit Energie aus der Umwelt und benötigen daher keine Wartung. Sie eignen sich damit ideal zur Realisierung batterieloser Funkschalter und -sensoren für Bedien-, Steuer- und Meldeaufgaben bei Automatisierungssystemen. Die batterielose Funktechnik wurde von der Firma EnOcean aus der Nähe von München entwickelt.

Das EnOcean-Funksignal verwendet das in Europa lizenzfreie 868MHz-Frequenzband. Die Funktelegrammlänge unter einer ms ist rund 100mal kürzer als ein konventionelles Signal. Um Sendefehler auszuschließen, wird das Datentelegramm zufallsgesteuert und innerhalb von 30 ms zweimal wiederholt. So können Hunderte Funkschalter und Funksensoren auf engstem Raum parallel betrieben werden, da selbst bei 200 Funksensoren, die pro Minute einmal senden, erst bei jeder 10.000sten Übertragung eine Datenkollision auftritt. Die Reichweite der EnOcean-Funksensoren liegt bei 300 m im Freien und bis zu 30 m in Gebäuden.

Die Entscheidung für eine Funktechnik erfolgt nach mehreren Kriterien: WLAN oder Bluetooth übertragen große Datenmengen in kurzer Zeit – und haben einen hohen Energiebedarf. Da zur Gebäudeautomation, z.B. das Steuern von Licht, Jalousien oder der Heizung, nur kleine Datenmengen benötigt werden, finden in diesem Fall die Funktechniken EnOcean, Z-Wave und ZigBee Anwendung.

Wartungsfreiheit, lange Lebenszeit und sehr geringe Systemfehlerrate

Die EnOcean-Technologie hat sich hierbei aufgrund verschiedener Faktoren gegen andere Funkstandards durchgesetzt: Zum einen garantiert die Batterielosigkeit Wartungsfreiheit, lange Lebenszeit und eine sehr geringe Systemfehlerrate. Vor allem bei größeren Bauanlagen werden die Betriebskosten hierdurch stark gesenkt. Zum anderen ist die Telegrammlänge der batterielosen Funktechnik deutlich niedriger und senkt so die Kollisionsrate gegen Null, während die Datenrate etwa sechsmal höher ist.

Batterielose Funkschalter und Temperatursensoren sind das wichtigste Einsatzgebiet dieser Technik. Anstelle von Batterien werden miniaturisierte Energiewandler (Energy Harvester) eingesetzt, die aus ihrer jeweiligen Umgebung kleinste Energiemengen aufnehmen und sie für das Funksignal nutzen. Beispielsweise genügt der Tastendruck auf den Schalter zum Erzeugen des Funksignals, das die Jalousie oder das Licht ansteuert. Die Energie wird in Ultrakondensatoren gespeichert und erlaubt einen Betrieb über mehrere Tage auch bei völliger Dunkelheit. Neben Rotationswandlern, Bewegungswandlern und Solarzellen setzt EnOcean für die Energieversorgung mittlerweile auch Thermowandler ein.

Nur etwa 50 mWs für einen vollständigen Funkbefehl

Ein batterieloser Funkschalter verbraucht dank effizienter Elektronik für einen vollständigen Funkbefehl nur etwa 50 µWs und somit einhundertmal weniger als marktübliche batteriebetriebene Funkschalter. Für die sichere Übertragung eines Bits benötigt das Funkprotokoll nur 0,12 mWs. Die gesamte Bandbreite gewerkspezifischer Sender und Empfänger wird einfach und zuverlässig an alle gängigen Bussysteme wie EIB, KNX, LON, TCP/IP, Ethernet und BACNet angebunden.

Unauffällig: Die Funk-Gateways von EnOcean lassen sich z.B. unter der Decke anbringen
Unauffällig: Die Funk-Gateways von EnOcean lassen sich z.B. unter der Decke anbringen

Ein großes Hindernis beim Einsatz von Funk in der Gebäudeautomation ist die mangelnde Interoperabilität der Sensoren. Diese besteht bei Verwenden fast aller Funktechniken, da diese untereinander nicht kompatibel sind. Setzt ein Architekt oder Planer auf Feldebene statt der konventionellen Verkabelung eine Funktechnik ein, stehen ihm in der Regel nur wenige Endprodukte zur Verfügung, die er mit dieser Funktechnik nutzen kann. Daher sind Konzeption, Umsetzung und Betrieb beim Einsatz der meisten Funktechniken – vor allem in Gewerbebauten – sehr aufwendig.

Hier bietet die batterielose Funktechnik von EnOcean den Vorteil, dass weltweit ca. 60 Hersteller in über 260 Endprodukten EnOcean-Funktechnik einsetzen. Das Spektrum der von EnOcean-Industriepartnern realisierten Lösungen umfasst dabei alle denkbaren Gewerke und kann dank einer gemeinsamen Schnittstelle uneingeschränkt kombiniert zum Einsatz kommen. Daher entwickelt sich die batterielose Funktechnik immer mehr zum Industriestandard. Die Formalisierung zum offenen technischen Standard ist ebenfalls im Gange.

55stöckiges Hochhaus TORRE ESPACIO in Madrid flächendeckend vernetzt

Das erste größere Gebäude mit batterieloser Technik wurde 2003 in Betrieb genommen. Es handelt sich dabei um die Firmenzentrale der BSH (Bosch und Siemens Hausgeräte) in München. Die über vier Betriebsjahre liefern umfassende Informationen über den praktischen Einsatz der Technik und bezeugen Nachhaltigkeit. Weitere ausgewählte Beispiele sind die Semperoper in Dresden, NESTLÉ in Paris, das IBM-Büro in Zürich, die UNIQUA Firmenzentrale in Wien und der TORRE ESPACIO in Madrid.

Installation über alle Etagen: Der TORRE ESPACIO in Madrid ist mit 55 Stockwerken das welthöchste Gebäude, das flächendeckend mit Funktechnik vernetzt ist
Installation über alle Etagen: Der TORRE ESPACIO in Madrid ist mit 55 Stockwerken das welthöchste Gebäude, das flächendeckend mit Funktechnik vernetzt ist

Der TORRE ESPACIO ist das welthöchste Gebäude, das flächendeckend mit Funktechnik vernetzt ist. Die Installation erstreckt sich über alle Etagen des 55stöckigen Hochhauses. Neben den erwähnten Gebäuden zeigt die sehr hohe Anzahl von Gewerbebauten mit batterielosem EnOcean-Funk, dass diese Innovation auf breiter Basis großen Nutzen für die Gebäudepraxis entfaltet.

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