Photovoltaikzellen, die mithilfe des Umgebungslichts Ger\u00e4te des Internets der Dinge (IoT) mit Strom versorgen: Das ist die Innovation von Forschern der Universit\u00e4t Newcastle im Vereinigten K\u00f6nigreich. Wesentlich bei der neuen Technik ist ein Wirkungsgrad von 38 % bei der Energieumwandlung sowie eine Leerlaufspannung von 1,0 V bei 1.000 Lux, was einer Leuchtstofflampe entspricht. Die schadstofffreien Photovoltaikzellen sind farbstoffsensibilisiert und verwenden Kupferelektrolyten.<\/p>\n\n\n\n
Ein Artikel<\/a> in der Zeitschrift Chemical Science befasste sich mit dem Thema: Laut des Beitrags hat die technische Innovation das Potenzial, die Art und Weise der Stromversorgung von IoT-Ger\u00e4ten zu revolutionieren. Gleichzeitig k\u00f6nnte sie die Tools nachhaltiger machen sowie neue M\u00f6glichkeiten in Bereichen wie Gesundheitswesen, Fertigung und intelligente St\u00e4dte zu er\u00f6ffnen. \u201eDurch die Kombination innovativer Photovoltaikzellen mit intelligenten Energiemanagementtechniken ebnen wir den Weg f\u00fcr eine Vielzahl neuer Ger\u00e4teimplementierungen, \u201c, erkl\u00e4rt Marina Freitag, leitende Forscherin an der School of Natural and Environmental Sciences der Universit\u00e4t Newcastle.<\/p>\n\n\n\n Die von den Wissenschaftlern entwickelte Energiemanagementtechnik nutzt k\u00fcnstliche neuronale Netze mit Langzeitged\u00e4chtnis. Auf diese Weise lassen sich Ver\u00e4nderungen in der Umgebung vorhersagen und die Rechenlast der IoT-Sensoren entsprechend anpassen. Dieses dynamische System erm\u00f6glicht es dem Schaltkreis, mit optimaler Effizienz zu arbeiten. Der Effekt: Leistungsverluste oder Ausf\u00e4lle minimieren sich, der Stromverbrauch sinkt. Es ist eine Demonstration der Synergie zwischen k\u00fcnstlicher Intelligenz und Umgebungslicht als Energiequelle, die zu einer neuen Generation von IoT-Ger\u00e4ten f\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n Die Innovation erm\u00f6glicht es IoT-Ger\u00e4ten, sich von umwelt- und nachhaltigkeitssch\u00e4dlichen Batterien zu l\u00f6sen \u2013 schlie\u00dflich m\u00fcssen diese h\u00e4ufig ausgetauscht werden. Stattdessen l\u00e4sst sich das Umgebungslicht als Energiequelle nutzen. \u201eDies stellt einen Paradigmenwechsel f\u00fcr IoT-Projekte dar\u201c, hei\u00dft es in dem Artikel. Weitere Vorteile sind ein autonomer Betrieb und der Verzicht auf eine aufwendige Wartung. Dazu w\u00e4re es m\u00f6glich, diese neue IoT-Generation an Orten und in Mengen einzusetzen, die bisher nicht realisierbar waren. Die drei wichtigsten Einsatzszenarien f\u00fcr diese neue Art von IoT-Ger\u00e4ten sind Fabriken, B\u00fcro- oder Einzelhandelsfl\u00e4chen sowie Wohnungen.<\/p>\n\n\n\n Den Forschern zufolge haben sich in letzter Zeit mehrere Photovoltaik-Technologien als vielversprechend f\u00fcr Innenraumanwendungen erwiesen. Alle erreichen dabei einen photovoltaischen Wirkungsgrad von etwa 30 %.<\/p>\n\n\n\n Laut einer Studie von ABI Research<\/a> verspricht 2023 ein erfolgreiches Jahr f\u00fcr Start-ups zu sein, die sich mit Energieerfassung auseinandersetzen \u2013 einer Technologie, die zunehmend die Aufmerksamkeit derjenigen gewinnt, die mit IoT-Projekten arbeiten. Der Grund daf\u00fcr sind die kosteng\u00fcnstigen Ger\u00e4te mit gr\u00f6\u00dferer Energieautonomie. Diese Eigenschaften stehen f\u00fcr eine bessere Kapitalrendite, weniger Wartungsprobleme und mehr Kapazit\u00e4t, um Nachhaltigkeitsanforderungen zu erf\u00fcllen.<\/p>\n\n\n\n Der Umfrage zufolge gab es in den vergangenen drei Jahren immer mehr Start-ups f\u00fcr IoT-L\u00f6sungen zur Energieerfassung. Davon erreichen nun viele das Stadium der Kommerzialisierung von Produkten in gro\u00dfem Ma\u00dfstab. Allein im Jahr 2022 wurden rund 110 Millionen US-Dollar in Start-ups in diesem Bereich investiert. Den Erwartungen nach soll diese Zahl bis 2023 durch weitere Finanzierungsrunden ansteigen und dazu beitragen, diese Technologie und damit auch die Konzepte des Massen-IoT sowie des Ambient IoT zu verbreiten.<\/p>\n\n\n\n IoT Ambient ist ein vom 3GPP<\/a> gepr\u00e4gter Begriff: Er bezeichnet IoT-Netze mit viel kleineren und billigeren Ger\u00e4ten, die ihre Energie aus der Umgebung beziehen. Die Spezifikationen des IoT-Typs sind inzwischen Teil des Release 19 von 5G Advanced und dem zuk\u00fcnftigem 6G. Laut den 3GPP-Mitgliedern wird es den Mobilfunkbetreibern und anderen Unternehmen die M\u00f6glichkeit geben, interoperable Dienste f\u00fcr Milliarden von IoT-Ger\u00e4ten und -L\u00f6sungen anzubieten.<\/p>\n\n\n\n Neben Start-ups stellen auch etablierte Unternehmen bereits Produkte vor, die auf Ambient IoT in der Praxis ausgerichtet sind. So zeigte Wiliot auf dem letzten MWC Barcelona 2023, wie seine Wiliot IoT Platform<\/a> Technologien kombiniert, um Ambient IoT in die Praxis umzusetzen. So l\u00e4sst sich au\u00dferdem Transparenz in Lieferketten sowie im Vertrieb und Einzelhandel schaffen. Gemeinsam mit ABI Research und Deloitte hielt Wiliot au\u00dferdem eine Pr\u00e4sentation mit dem Titel \u201e6G IoT Environment: Gegenmittel f\u00fcr Krisen in Lieferketten und Klima\u201c.<\/p>\n\n\n\n Ein von Wiliot vorgestellter Anwendungsfall zeigt die M\u00f6glichkeiten von IoT Ambient: Mit dem Netz wird es einfacher, eine verl\u00e4ssliche Lieferkette f\u00fcr frische Lebensmittel aufzubauen. Zudem k\u00f6nnen H\u00e4ndler und Einzelh\u00e4ndler briefmarkengro\u00dfe, batterielose IoT-Pixel f\u00fcr IoT-Ambiente-Tags von Wiliot nutzen, die an wiederverwendbaren Transportgegenst\u00e4nden angebracht sind. Damit lassen sich Lebensmittel entlang der gesamten Lieferkette verfolgen \u2013 und Temperatur, Feuchtigkeit und andere Zustandsinformationen abfragen. Das verspricht eine enorme Qualit\u00e4tssteigerung sowie ein Verringern der Lebensmittelverschwendung.<\/p>\n\n\n\n Auch die akademische Welt investiert weiterhin in die Forschung zur Entwicklung von Materialien, die Abfallenergie effektiver in saubere Energie umwandeln k\u00f6nnen: Eine Gruppe von mehr als 100 Wissenschaftlern an der Simon Fraser University in Kanada hat verschiedene Arten von Energieerfassungstechniken, wie sie im Ambient IoT verwendet werden, analysiert. Das Ziel war, die beste Strategie auf diesem Gebiet zu empfehlen.<\/p>\n\n\n\n \u201eMaterialien, die zur Energiegewinnung eingesetzt werden, er\u00f6ffnen vielversprechende M\u00f6glichkeiten. Dazu geh\u00f6ren das Erzeugen von sauberem Strom und die Verbesserung der Energieeffizienz unseres t\u00e4glichen Lebens. Au\u00dferdem findet sich darin eine Unterst\u00fctzung in den Bem\u00fchungen, den Klimawandel zu bek\u00e4mpfen. Die Materialien k\u00f6nnen Umgebungsenergie aus verschiedenen Quellen umwandeln \u2013 darunter Licht, W\u00e4rme, Hochfrequenzwellen (wie die von Wi-Fi und Mobilfunksignalen) sowie mechanische Vibrationen\u201c, erkl\u00e4rt Vincenzo Pecunia, Professor und Leiter des Projekts, in einem Bericht<\/a> auf der IET-Website.<\/p>\n\n\n\n Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Dokument, das k\u00fcnftige Forschungsrichtungen skizziert und darauf abzielt, disziplin\u00fcbergreifende Bem\u00fchungen zu f\u00f6rdern. Den Wissenschaftlern zufolge ist dies das erste Mal, dass ein gro\u00dfes und vielf\u00e4ltiges internationales Netzwerk Experten zusammengebracht hat, um einen Kurs f\u00fcr die Weiterentwicklung dieser Technologien festzulegen. Die Roadmap wurde in der Zeitschrift Journal of Physics: Materials<\/a> ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Photovoltaikzellen, die mithilfe des Umgebungslichts Ger\u00e4te des Internets der Dinge (IoT) mit Strom versorgen: Das ist die Innovation von Forschern der Universit\u00e4t Newcastle im Vereinigten K\u00f6nigreich. Wesentlich bei der neuen Technik ist ein Wirkungsgrad von 38 % bei der Energieumwandlung sowie eine Leerlaufspannung von 1,0 V bei 1.000 Lux, was einer Leuchtstofflampe entspricht. 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