Ein Blick in die batterielose Zukunft des Internet of Things

Wie kann das Internet of Things ohne Batterien funktionieren? emergenCITY-Professor Marco Zimmerling hat gemeinsam mit Kolleg:innen die Möglichkeiten batterieloser, energieerntender Systeme ausgelotet. Die Erkenntnisse teilen sie im renommierten Informatikmagazin „Communications of the ACM“.

Ein Gesundheitsarmband, das den Blutdruck und Blutzuckerspiegel überwacht, ohne jemals aufgeladen zu werden oder Sensoren an Honigbienen, die uns helfen zu verstehen, wie sie mit ihrer Umwelt interagieren – die Ideen für neue Internet of Things (IoT) Anwendungen, die unser Leben sicherer und leichter machen oder einfach spannende Einblicke liefern, sind schier unerschöpflich. Die Geräte, die das Herzstück des zukünftigen Internets of Things bilden, sind unsichtbar, intelligent, langlebig und wartungsfrei. Doch trotz erheblicher Entwicklungen in den letzten zwei Jahrzehnten, gibt es immer noch ein limitierendes Hindernis: Die Batterie. Sie begrenzt nicht nur die Lebensdauer von Geräten – in einer Welt mit Abertrillionen IoT-Geräten ist der Austausch toter Batterien kostspielig und birgt das Risiko einer Umweltkatastrophe.

Neuste Ideen beschäftigen sich deshalb mit batterielosen, energieerntenden Systemen, die das Internet of Things revolutionieren und zukünftig nachhaltiger gestalten sollen. Anstelle von Batterien mit gespeicherter chemischer Energie, werden hier Kondensatoren verwendet, die Energie aus der Umwelt gewinnen. emergenCITY-PI Marco Zimmerling ist Co-Autor des Artikels „The Internet of Batteryless Things” im Communications of the ACM Magazin, der diese Entwicklung eingehend beleuchtet. Darin verschaffen die Wissenschaftler:innen nicht nur einen Überblick über den Fortschritt der letzten Dekade, sondern nehmen auch zukünftige Entwicklungen unter die Lupe, die für eine nachhaltige und effiziente IoT-Infrastruktur erforderlich sind.

Denn das System, das überall eingesetzt werden kann und keine Batterie benötigt, birgt einige Herausforderungen. Die geerntete Energie ist sehr variabel und unvorhersehbar und die Kondensatoren sind klein, so dass es häufig zu Energieausfällen kommt. Die IoT-Geräte werden also nur dann betrieben, wenn Energie verfügbar ist. Das erfordert eine ganz neue Art des energiesparenden und unterbrechungstoleranten Computing. Derzeit befindet sich das Feld in einem Stadium, in dem noch ein großer Sprung erforderlich ist, damit die Technologie weit verbreitet eingesetzt werden kann. Wie die batterielose IoT-Zukunft gelingen kann, erklären die Autoren im Artikel.