Energie sparen und die Umwelt schonen – das ist einer der zentralen Vorteile vernetzter Gebäude. Auch in der Logistik, der Produktion und im Einzelhandel sind Unternehmen zunehmend auf Daten angewiesen, die von Sensoren erfasst und kontinuierlich übertragen werden. Diese Sensoren werden meist mit Batterien betrieben, was nicht nur hohe Kosten für Anschaffung, Wartung und Austausch verursacht, sondern auch Umweltbelastungen mit sich bringt. Versagt eine Batterie, kommt es zu Datenlücken, die Prozesse stören und zusätzliche Kosten verursachen können.
Eine vielversprechende Alternative bietet die Organische Photovoltaik (OPV). Diese Technologie ermöglicht es, Sensoren mithilfe von Energie aus sehr wenig Umgebungslicht im Innenbereich effizient und nachhaltig zu betreiben – unabhängig von herkömmlichen Batterien.
OPV-Sensoren: Energieernte aus Umgebungslicht
Die OPV-Sensoren basieren auf der Photovoltaik-Technologie. Doch anstatt des Sonnenlichts im Freien verarbeiten sie ihr Umgebungslicht, vor allem künstliche Beleuchtung in Innenräumen, und wandeln es in Energie um. Dieses Verfahren ermöglicht den autonomen Betrieb von Geräten, die nicht auf herkömmliche Batterien oder Kabelverbindungen angewiesen sind.
Dank stetiger Weiterentwicklung sind OPV-Module heute dünn, flexibel und vielseitig einsetzbar. Sie arbeiten zuverlässig, selbst bei schwachen Lichtverhältnissen (bis zu 10 lux) wie sie häufig in Lagerhallen, Einzelhandelsgeschäften, Büros oder anderen Innenräumen vorkommen. Sensoren können auch in lichtarmen Umgebungen langfristig unabhängig betrieben werden, da die OPV-Module effizient Energie gewinnen.
Starkes Wachstum erwartet
Der Markt für alternative Energiegewinnung befindet sich in einer dynamischen Wachstumsphase. Laut P&S Market Research wird der globale Markt für alternative Energiegewinnung bis zum Jahr 2030 voraussichtlich ein Volumen von 1,076 Milliarden Euro erreichen. Ein bedeutender Anteil davon – etwa 753 Millionen Euro – entfällt auf Photovoltaik-Technologien.
Dieses rasante Wachstum ist auch durch die steigende Nachfrage nach nachhaltigen, batterielosen Lösungen wie der OPV-Technologie begründet: Die Industrie braucht dringend kostengünstige und umweltfreundliche Lösungen zur Energieversorgung in großen IoT-Installationen.
IoT ohne Batterie: Senkung von TCO um 30 Prozent
Die OPV-Technologie hat das Potenzial, viele Herausforderungen zu lösen, die batteriebetriebene Geräte im IoT mit sich bringen. Dazu zählen an erster Stelle die hohen Kosten, die durch die Verwendung von herkömmlichen Batterien entstehen. Ihr Anteil an den Gesamtkosten (TCO) der Installation beträgt rund 30 Prozent.
Die versteckten Kosten im Zusammenhang mit Batterien - wie arbeitsintensiver Austausch, Ausfallzeiten und Entsorgung - können sich schnell summieren und groß angelegte IoT-Implementierungen unwirtschaftlich machen. Transportunternehmen müssen beispielsweise erhebliche Kosten für den Austausch von Batterien in ihren Sensoren aufwenden. Jeder Austausch kann je nach Anwendungsfall zwischen 10 und 100 Euro kosten, wenn man den Arbeitsaufwand mit einbezieht. Bei manchen Anlagen ist der Zugang zu den Batterien und damit deren Wechsel schwierig, was die Kosten weiter in die Höhe treibt. Müssen Sensoren im Laufe ihres Lebenszyklus mehrmals ersetzt werden, summieren sich die Betriebskosten schnell zu einer erheblichen Belastung.
OPV bietet dank der Nutzung des Umgebungslichts als Energiequelle eine hohe Betriebseffizienz, während die Kosten für Batterien entfallen. Dies führt zu wartungsfreien IoT-Systemen, macht „Connect and Forget“ zur Realität und ermöglicht letztlich die Reduktion der TCO um 30 Prozent oder sogar mehr, je nachdem wie hoch die Batteriewartungskosten sind.
Die Senkung der Gesamtkosten ist für viele Unternehmen der wichtigste Grund bei der Einführung von IoT-Lösungen. Doch auch der regulatorische Druck, insbesondere in der EU, zwingt Unternehmen zur Einführung batterieloser IoT-Lösungen. Neue Vorschriften, die sich auf Nachhaltigkeit und ESG-Ziele (Environmental, Social and Governance) konzentrieren, sind für mehr und mehr Unternehmen der Anlass, batterielose IoT-Sensoren in ihre Anforderungen aufzunehmen. Diese Umstellung hilft Unternehmen nicht nur, die Kosten erheblich zu senken und Compliance-Anforderungen zu erfüllen, sondern auch deutlich nachhaltiger zu werden. Auch sind immer mehr Unternehmen angewiesen auf einen zuverlässigen Strom von Sensordaten sowie ihre Cloudapplikationen, die für interne Prozesse genutzt werden. Eine Sensorausfall durch leere Batterien ist deswegen keine Option.
Umweltschonend und flexibel
Dracula Technologies hat für die Stromversorgung von IoT-Geräten die Layer-Technologie entwickelt, mit der sich ultradünne, flexible und skalierbare Module produzieren lassen. Sie können an die unterschiedlichsten Umgebungen und Anforderungen angepasst werden und gewährleisten auch in ungünstigen Lichtverhältnissen von weniger als 100 Lux eine kontinuierliche und zuverlässige Stromversorgung. Zur Referenz: Die empfohlene Beleuchtungsstärke in Büroräumen liegt bei 500 Lux.
Die Layer-Module sind jedoch nicht nur auf Effizienz ausgelegt. Sie werden aus organischen Materialien hergestellt, was für eine umweltfreundliche Zusammensetzung sorgt. Das steht im Einklang mit den weltweiten Bemühungen, die Nutzung von nicht erneuerbaren Ressourcen zu minimieren und Elektronikabfall zu reduzieren. Für die Produktion der Module kommt die Tintenstrahldrucktechnologie zum Einsatz, was eine schnelle IoT-Implementierung vereinfacht und eine Haltbarkeit von mindestens zehn Jahren garantiert.
Darüber hinaus sind die Module in der Lage, Geräte mit den wichtigsten IoT-Kommunikationsprotokollen wie BLE, Zigbee, LoRaWAN und Wi-Fi ausreichend mit Strom zu versorgen. Das ermöglicht eine nahtlose Integration in eine Vielzahl von Systemen und eine verbesserte Nutzbarkeit in unterschiedlichen Anwendungen.
Die neuesten OPV-Module von Dracula Technologies bieten zudem eine weltweite Innovation: Die integrierte Energiespeicherlösung LayerVault. Diese Speicherschicht wird auf der Rückseite der Energy-Harvesting Module aufgedruckt gedruckt. Damit können die Module nicht nur die Umgebungsbeleuchtung nutzen, sondern auch überschüssige Energie in demselben Dünnschichtprodukt speichern. Dank dieser nahtlosen Integration von Energiegewinnung und -speicherung wird das elektronische Design erheblich kompakter, da kein sperriges Speicherelement mehr erforderlich ist, wie es beispielsweise bei Smart Labels der Fall wäre. Gemeinsam bieten Layer und LayerVault eine nachhaltige Lösung, die die TCO-Herausforderung bei großen IoT-Installationen meistert.
Praxiserprobt: Kostensenkung bei IT-Dienstleister
Auch in der Praxis hat sich der Einsatz von Layer bereits bewährt: Ein weltweit agierender IT-Dienstleister hat eine großflächige Implementierung der OPV-Technologie in Smart Buildings realisiert. Zuvor waren im Unternehmen 50.000 batteriebetriebene Gebäudesensoren installiert, die in über 50 Büros zur Überwachung der Raumbelegung sowie der Temperatur dienten. Wartung und Austausch der Batterien verursachten erhebliche Arbeitskosten. Durch die Umstellung auf die OPV-betriebenen Sensoren ließ sich die TCO um knapp ein Drittel reduzieren, gleichzeitig verbesserte das Unternehmen seine Umweltbilanz ganz erheblich.
Mit Licht in die Zukunft
Die Einführung der organischen Photovoltaik-Technologie stellt einen Paradigmenwechsel bei der Stromversorgung von IoT-Systemen dar. Von der Senkung der Gesamtbetriebskosten bis zur Förderung der ökologischen Nachhaltigkeit bieten OPVs eine praktische, langfristige Lösung für die Stromerzeugung im IoT. Mit der zunehmenden Einführung von IoT-Systemen in der Industrie werden die Flexibilität, Skalierbarkeit und Umweltfreundlichkeit von OPV-Technologien eine entscheidende Rolle bei der Gestaltung der Zukunft energieeffizienter, autonomer IoT-Netzwerke spielen.
Die Layer- und LayerVault-Technologien von Dracula Technologies verändern die Art und Weise, wie IoT-Geräte mit Strom versorgt werden. Ihre Fähigkeit, das Licht der Umgebung zu nutzen und Energie zu speichern, sorgt für eine kontinuierliche, zuverlässige und batterielose Stromversorgung.
OPV-Technologie: TCO-reduzierende Faktoren
Keine Kosten für den Austausch von Batterien: Bei OPV-betriebenen Sensoren fallen keine Kosten für den Austausch von Batterien oder logistische Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Batteriemanagement an - ein entscheidender Vorteil bei groß angelegten Einsätzen.
Minimale Wartung: Da weniger Komponenten, wie zum Beispiel Batterien, gewartet werden müssen, können Unternehmen den Personal- und Ressourcenbedarf für die Wartung senken.
Skalierbarkeit: OPV-betriebene Sensoren bieten eine kosteneffizientere Lösung für groß angelegte IoT-Netzwerke, da sie nur minimalen Wartungs- und Supportaufwand erfordern, was sie ideal für den Einsatz an mehreren Standorten macht.
