Lösungen mit LoRaWAN IoT-Trends 2023: Sensoren im Vordergrund!

Das sensorbasierte Internet of Things ermöglicht es, den Energieverbrauch intelligent zu steuern, ländliche Gemeinden mit zeitgemäßen Bürgerservices auszustatten oder mit Messdaten die Umwelt im Blick zu behalten. Die Funktechnologie LoRaWAN setzt sich in diesen Bereichen immer mehr durch.

Trend 1: Smarte Energiesteuerung

Seit September gilt die Energieeinsparverordnung, mit der die Regierung eine Notsituation bei der Energieversorgung in diesem Winter verhindern will. So soll zum Beispiel die Raumtemperatur in öffentlichen Gebäuden beschränkt, die Warmwasserversorgung abgeschaltet und die Beleuchtung von Geschäften reduziert werden. Wollen Kommunen und Unternehmen die Energieeinsparverordnung umsetzen, müssen sie auch kurzfristige Maßnahmen im Energiemanagement ergreifen, um den Verbrauch von Strom oder Gas schnell zu senken.

Für eine intelligente Energiesteuerung setzen sich IoT-Lösungen auf Basis von LPWAN-Technologien immer mehr durch. Mit dem offenen Funkstandard Long Range Wide Area Network, kurz LoRaWAN, lässt sich beispielsweise eine smarte Steuerung von zentralen Warmwasserheizkörperanlagen umsetzen.

Jan Bose, Geschäftsführer bei Alpha-Omega Technologie: „Auf dem Markt sind Sensoren wie das ‚Vicki‘ von MClimate verfügbar, die nicht nur Ist-Werte in ein Backend übertragen, sondern auch Soll-Werte und Informationen darüber, wie weit das Ventil geöffnet ist. Im Backend werden alle Daten für den Nutzer visualisiert. Die Ventilstellung wird automatisch nachreguliert. Zudem kann ein Zeitplan hinterlegt werden – etwa um die Temperatur in Bürogebäuden nachts und an Wochenenden automatisch abzusenken und bei Bedarf rechtzeitig wieder zu erhöhen. So lässt sich sehr viel Energie einsparen.“

Sensoren helfen aber auch indirekt dabei, Energie einzusparen. Mit ihnen können beispielsweise Unternehmen und öffentliche Liegenschaften sicherstellen, dass Fenster nur zum Stoßlüften weit geöffnet werden und nicht über Nacht gekippt bleiben. Weil Kontrollgänge insbesondere in großen Gebäuden ineffizient sind, ist dort der Einsatz von LoRaWAN-Technologie ideal. Dezente Fenstersensoren sind leicht montiert und können aufgrund ihres niedrigen Stromverbrauchs und der langen Batterielaufzeit den Öffnungsstatus des jeweiligen Fensters jahrelang überwachen. Dies kann ein langfristig sinnvoller, leicht umzusetzender Baustein für Energieeinsparungen sein.

Trend 2: Smarte Dörfer

Die Digitalisierung kann für ländliche Kommunen große Vorteile bringen. Zum Beispiel, wenn in dünn besiedelten Gebieten Sensoren den Ausfall von Straßenlaternen signalisieren. Ein Dorf mit einer zeitgemäßen Infrastruktur hat Standortvorteile: Moderne Bürgerservices tragen dazu bei, dass sich junge Familien und damit dringend benötigte Fachkräfte ansiedeln. IoT-Lösungen können auch den Personalmangel abmildern. Mit Füllstandsensoren an den öffentlichen Abfallbehältern kann beispielsweise die Müllabfuhr ihren Personaleinsatz optimieren, indem sie bei Bedarf leert anstatt zu festen Terminen.

Das Smart-Village-Projekt SMARTinfeld in der Gemeinde Martinfeld im thüringischen Landkreis Eichsfeld zeigt, wie die IoT-Lösungen in der Praxis funktionieren. Seit mehr als fünf Jahren testet Alpha-Omega-Technology hier in Zusammenarbeit mit der Gemeinde sensorbasierte LoRaWAN-IoT-Anwendungen unter realistischen Bedingungen und optimiert sie für den ländlichen Raum: Von der intelligenten Straßenbeleuchtung über die Messung der Temperatur von Fahrbahnen und die Verkehrszählung bis zur Überwachung von Trafostationen. Die Erkenntnisse und Kompetenzen sollen IoT-Projekten in anderen Gemeinden zugutekommen.

Trend 3: Smartes Umweltmonitoring

Im nächsten Schritt sind in SMARTinfeld Testprojekte in der Umweltsensorik geplant, etwa um die Pegelstände von lokalen Gewässern im Blick zu behalten. „In Flüssen und Seen können Sensoren anhand der Leitfähigkeit des Wassers Auskunft über die Wasserqualität geben. So lassen sich zum Beispiel drohende Umweltverschmutzungen frühzeitig erkennen und die Folgen abmildern. Und an Brücken montierte Ultraschallsensoren können die Pegelstände überwachen, damit Gemeinden rechtzeitig auf zu hohe oder zu niedrige Wasserstände reagieren können,“ erläutert Jan Bose.

Für die Land- und Forstwirtschaft sind insbesondere die Überwachung des Wetters und der Bodeneigenschaften interessant – so sollen Sensoren beispielsweise Temperatur, Bodenfeuchte und den Niederschlag messen. Ein LoRaWAN-IoT kann zudem dabei helfen, Waldbrandgefahren so früh wie möglich zu erkennen. „Hierfür kommt ein Multisensor zum Einsatz, der Temperatur, Feuchtigkeit, Luftdruck und diverse Gase wie Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid erfasst“, erklärt Jan Bose.

LoRaWAN-Sensoren können sogar unterirdisch Messwerte sammeln, wie das Klimaschutzprojekt „Project Carbdown“ zeigt. Im Verbund von Wissenschaft und Wirtschaft wird hier erforscht, wie sich CO₂ aus der Luft mithilfe von Gesteinsmehl auf Ackerflächen binden lässt. Um Feuchte, Temperatur, Leitfähigkeit und den pH-Wert der Böden zu bestimmen und weitere Umweltparameter zu erfassen, werden spezielle Sensoren eingesetzt. Ihre Sonden werden eingegraben und das mit einem robusten Kabel verbundene Funkmodul versendet die Daten oberirdisch.

Zusätzlich erfassen weitere Sensoren engmaschig Regenmenge und Temperatur und geben Auskunft darüber, wie sich zum Beispiel pH-Wert und Leitfähigkeit des Bodens kurz nach Wetterereignissen verändern. Das Projekt soll Aufschluss geben, wieviel Kohlenstoffdioxid aus der Atmosphäre pro Hektar und Jahr in Ackerflächen gebunden werden kann. Landwirtschaftliche Betriebe könnten in Zukunft zusätzliche CO₂-Zertifikate erwerben, wenn sie diese Methode anwenden

Trend-Technologie LoRaWAN

LoRaWAN steht für Long Range Wide Area Network und gehört zur Gruppe der Low Power Wide Area Networks, kurz LPWAN. Diese Funktechnologie braucht nur wenig Energie, um Mess- und Sensordaten über große Distanzen zu übertragen. In ländlichen Gebieten können das bis zu zehn Kilometer sein. Die Batterien der Sensoren halten viele Jahre. Die Anwender bauen ihre eigene Infrastruktur auf und sind so unabhängig von den Anbietern der großen Mobilfunknetze. Für LoRaWAN bietet der Markt zudem eine große Auswahl an Sensoren für Anwendungsfälle außerhalb des klassischen Spektrums von Heizungsventilen oder Parkplatzsensoren.