Smart Homes und Smart Buildings: vernetzt und effizient

Wohngebäude, öffentliche Gebäude und Bürogebäude haben einen der größten Anteile am weltweiten Energiebedarf. In der EU sind sie für 40 Prozent des Energieverbrauchs und 36 Prozent der CO2-Emissionen verantwortlich. Im Rahmen der Klimaziele müssen Gebäude grüner werden. Neben Power-Lösungen sind Sensorsysteme der Schlüssel dazu. Intelligente Sensoren machen es möglich, den Energieverbrauch von intelligenten Gebäuden um bis zu 30 Prozent zu senken.

Smart Buildings: Ob Büros, Schulen oder Bahnhöfe –  intelligente Gebäude sind vernetzt und digitalisiert. Sie setzen auf Software, Kommunikationsnetzwerke, sichere Daten und dynamisches Schnittstellenmanagement. Intelligente Gebäude haben geringere Betriebskosten, eine verbesserte Sicherheit, erhöhten Komfort und gleichzeitig eine effizientere Energienutzung.

Smart Homes: Immer mehr Privat- und Wohngebäude werden mit intelligenten Technologien ausgestattet. Vernetzte Geräte werden zentral gesteuert und können Handlungen überwachen, kommunizieren und auslösen, z.B. in den Bereichen Haushaltsgeräte, Unterhaltung, Beleuchtung oder Automation. Das macht unser Leben bequemer - und vor allem umweltfreundlicher.

NEU: EE Times Feb. 2022: Titelartikel über Radarsensoren und Energieeffizienz (EN)

 

Wusstest Du, dass es im Jahr 2025 weltweit ca. 500 Millionen Smart Homes geben wird? Vernetzte Geräte wie intelligente Kühlschränke oder Klimaanlagen machen unser Leben bequemer, aber sie konsumieren auch zusätzliche Energie. Angesichts des Klimawandels müssen wir intelligente Wege finden, um den Gesamtenergieverbrauch zu begrenzen, insbesondere den Verbrauch durch intelligente Funktionen. Und genau hier kommen Sensoren ins Spiel. Sie ermöglichen vernetzten Geräten, ihre Umgebung intuitiv zu verstehen und entsprechend zu reagieren ("kontextbezogenes Bewusstsein„). Neben Sicherheit und Komfort ermöglicht diese Fähigkeit auch Energieeinsparungen. Sensoren sorgen dafür, dass Geräte nicht immer eingeschaltet sind, sondern nur dann laufen, wenn sie gebraucht werden. So reduzieren wir den CO₂-Ausstoß, erhöhen die Lebensdauer der Geräte und senken Kosten. Klicke rechts und entdecke drei Sensor-Typen mit maßgeblichem Einfluss Jeder würde zustimmen, dass es in den meisten Fällen keinen Sinn macht, Strom zu verbrauchen, wenn niemand da ist - ob generell zu Hause, in einem Raum oder in der Nähe eines elektrischen Geräts. Umgekehrt ist es sehr praktisch, dass sich Geräte einschalten, wenn eine Person den Raum betritt oder in der Nähe ist: Die Klimaanlage startet, das Licht geht an, die Musik beginnt zu spielen. Der Energieverbrauch sollte an den tatsächlichen Bedarf und die Raumbelegung gekoppelt sein. Wie erreichen wir das? Mit ihrer hohen Sensitivität können die XENSIV™-Radarsensoren Personen und Bewegungen in einem Raum erkennen und die Geräte einschalten oder in den Tiefschlafmodus versetzen. Auf diese Weise erhöhen die Radarsensoren nicht nur den Komfort und das Nutzererlebnis (z. B. „folgt“ Dir die Musik), sondern optimieren auch den Energieverbrauch vieler Smart Home-Anwendungen. Kennst du die neuesten TV-Innovationen? Eine davon ist definitiv der Samsung Frame TV. Wenn er nicht benutzt wird, zeigt der Bildschirm ein Kunstwerk anstelle eines "schwarzen Lochs". Das Modell 2021 läuft mit einem Infineon XENSIV™ 60GHz Radarsensor. Dieser Sensor kann Personen im Raum erkennen und schaltet den Kunstmodus ab, wenn eine bestimmte Zeit lang niemand in der Nähe ist. Das verlängert nicht nur die OLED-Lebenszeit, sondern spart auch Energie. Die effektive Luftkontrolle ist in Pandemie-Zeiten besonders wichtig geworden. Neben dem Vorteil für Gesundheit und Wohlbefinden trägt sie dazu bei, den Energieverbrauch zu senken. Intelligente Lüftungssysteme können durch Sensoren gesteuert werden, die die CO₂-Konzentration in Relation zur Anzahl der anwesenden Personen messen. Je nach Ergebnis wird der Raum mit einer berechneten Menge Frischluft versorgt – nur so viel wie nötig. Derselbe Effekt wird erzielt, indem das Fenster geöffnet und zum richtigen Zeitpunkt geschlossen wird. Das reduziert den Heiz- und Kühlaufwand. Wusstest du, dass 50 % des Energieverbrauchs in der EU in Gebäuden und Industrie auf Heizung und Kühlung entfallen? Hier gibt es enormes Einsparpotenzial. Z.B. kann eine Lüftungsanlage mit einem XENSIV™ PAS CO2 Sensor bis zu 55% Energie sparen. In Kombination mit intelligenten Thermostaten und Gebäudeautomation ist die Wirkung noch größer. Viele intelligente Geräte (z. B. Türklingeln, Videokameras, intelligente Speaker) verwenden Mikrofone, um Geräusche aufzunehmen und Befehle zu empfangen. Meistens befinden sich diese Geräte im Standby-Modus, bis sie durch eine bestimmte Eingabe "geweckt" werden. Aus diesem Grund haben die eingebauten XENSIV™ MEMS-Mikrofone zwei Modi: Im Normalmodus hat das Mikrofon die beste akustische Leistung und ermöglicht klaren Audio-Input. Im Energiesparmodus wird der Energieverbrauch des Mikrofons drastisch reduziert, während es immer noch in der Lage ist, zu "lauschen" - vor allem wake words wie "Alexa„ bzw. „Siri“ oder dem Geräusch einer sich öffnenden Tür. Sobald dies erkannt wird, schaltet das Mikrofon in den normalen Modus, um den Ton optimal zu erfassen. Smart Speaker haben mindestens vier Mikrofone und verbringen bis zu 90 % der Zeit im Energiesparmodus. Es gibt also großes Einsparpotenzial. In einer idealen Welt würden elektrische Geräte in Gebäuden ohne Ausfälle laufen und Energie auf die effizienteste Weise verbrauchen. Das ist natürlich nicht immer der Fall. Integrierte Sensoren können den Zustand von HLK- oder Beleuchtungssystemen überwachen und Abweichungen von den normalen Werten zeigen, die auf eine Abnahme der Leistung und Effizienz hinweisen. Hiermit wären teure Ausfallzeiten und höherer Stromverbrauch verbunden. Dies kann durch verschiedene Sensoren festgestellt werden. In einer HLK-Anlage erkennt z.B. der Luftdrucksensor DPS368 einen verringerten Luftstrom aufgrund eines verstopften Filters, der Magnetstromsensor TLI4971 zeigt einen Motorausfall an und das Mikrofon IM69D130 erkennt Geräuschanomalien im Kompressor. Neben der Zustandsüberwachung ermöglichen die Sensoren auch den nächsten Schritt: Vorausschauende Wartung. Smart feel, smart nose, smart ear and smart eye: Die Sensoren von Infineon sind von menschlichen Funktionsweisen inspiriert und in der Lage, ihre Umgebung zu interpretieren, was Absichten und Kontext miteinschließt. Es scheint fast so, als würden die Geräte mit eingebauten Sensoren intuitiv verstehen, was wir von ihnen wollen. Deshalb nennen wir diese intelligente Technologie "Intuitive Sensing". Sensoren verbinden die reale und die digitale Welt und machen das Leben nicht nur einfacher und sicherer, sondern auch umweltfreundlicher.

Video: Energieeinsparungen mit Sensoren

Winzig klein, große Wirkung: Der XENSIV™ Radarsensor ist Teil des innovativen Samsung Frame TVs. Durch Anwesenheitserkennung kann der Sensor den Energieverbrauch des Bildschirms deutlich reduzieren.

Intuitiv, intelligent und grün

Smarte Sensoren überwachen und messen die Energieleistung von Gebäuden in Echtzeit und können sie sogar vorhersagen. Mithilfe intelligenter Sensoren bildet der digitale Zwilling eines Smart Buildings alle Funktionen und Prozesse in einem Computermodell ab, um durch intelligente Automatisierung Energie zu sparen und sie effizienter zu nutzen. Die „Smartifizierung“ von Gebäuden nutzt sensorbasierte Datenerkenntnisse und „over-the-air“ trainierbare maschinelle Lernalgorithmen. Dies unterstützt die Zuweisung des dynamischen Energiebedarfs, da ein Ereignis erkannt wird und somit effizient Energie in der Gebäudeinfrastruktur eingesetzt wird.

Intelligente Gebäudelösungen

LED-Beleuchtungssysteme

Intuitive Sensorik: Interaktion zwischen Mensch und Gerät

Video: Gebrauchsfertige Lösungen für intelligente Gebäudes

EETimes Europe Artikel: Gebäude intelligenter, grüner und energieeffizienter machen 

Umfassendes Portfolio für effiziente Gebäude

Smart Buildings helfen, den Energieverbrauch zu senken und den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen zu unterstützen. Intelligent platzierte Sensorsysteme bilden die Grundlage dafür, dass Aktoren ausgelöst und Entscheidungen automatisiert werden; Power-Management-ICs, Mikrocontroller und Sicherheits-ICs fungieren zudem als entscheidende Bindeglieder zwischen der realen und der digitalen Welt.

Sensorsysteme ermöglichen vorausschauende Wartung, reduzierte Ausfallzeiten und genauere Informationen. Sie erlauben Gebäudeeigentümern und -nutzern, Kosten zu reduzieren und verlängern damit die Lebensdauer von Geräten sowie der installierten Anlagen.

Eine Vielzahl von innovativen Lösungen unterstützt das Energiesparen in modernen Gebäuden und macht sie sozusagen „selbstreflektierend“, grün und intelligent - und hilft, die Herausforderungen der Urbanisierung und des Klimawandels zu meistern. Leistungshalbleiter, Mikrocontroller und verschiedene Arten von Sensoren können den Energieverbrauch deutlich senken und Komfort und Wohlbefinden steigern.

Unser Portfolio für intelligente Gebäudeanwendungen

In diesen Anwendungsbereichen kann die Energieeffizienz gesteigert werden