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Unser Planet pfeift in vielerlei Hinsicht aus dem letzten Loch – das verdeutlichen nicht zuletzt etliche Diskussionen rund um Klimaziele, Nachhaltigkeit und Co. Trotzdem strebt der Mensch nach Effizienz und Bequemlichkeit. Mit anderen Worten: Wir digitalisieren, automatisieren, revolutionieren. Im Fokus – und in der Kritik – steht dabei immer wieder das Internet of Things, kurz IoT. Dabei können energiezentrierte Ansätze, die damit in Zusammenhang stehen, sogar dabei helfen, dem Klimawandel entgegenzuwirken.
IoT und Nachhaltigkeit – das mögen zunächst zwei Begriffe sein, die so gar nicht korrelieren. Und doch könnten IoT-Lösungen die Entwicklung des Klimawandels verlangsamen. De facto gibt es dazu bereits Studien. So untersuchte das Weltwirtschaftsforum über 600 IoT-Anwendungen und kam zur Erkenntnis, dass 84 Prozent der digitalen Lösungen zum Erreichen der Nachhaltigkeitsziele beitragen.
Um dieses Thema genauer zu beleuchten, ist es zunächst wichtig, das Internet of Things zu definieren. Das Internet der Dinge, wie die deutsche Übersetzung lautet, kann im Allgemeinen vieles bedeuten. Die einen verbinden damit die bequeme Steuerung von Licht, Wärme oder allen elektronischen Geräten in einem Smart Home. Für andere geht es bei IoT in erster Linie um Sensoren, die an Bauteilen und industriellen Komponenten angebracht werden und Informationen über deren Status liefern. Im Grunde genommen vernetzt IoT also das Internet mit Elementen aus der realen, alltäglichen Welt. Damit ist es aber noch längst nicht getan – es ermöglicht darüber hinaus den Datenaustausch zwischen smarten Geräten und führt die gesammelten Informationen auf einer Cloud-Plattform zusammen. Das ist auch der Grund, warum wir heutzutage in einem Datenzeitalter leben. Oder wie es der britische Mathematiker Clive Humby ausdrückte: „Daten sind das neue Erdöl“. Dieser Ausspruch stammt übrigens bereits aus 2006, einer Zeit in der viele dieser Entwicklungen noch in den Kinderschuhen steckten. Fakt ist jedenfalls, dass sich mit den gesammelten Daten so allerlei anstellen lässt – allen voran ergeben sich Optimierungsmöglichkeiten in Hinblick auf Zeit, Leistung oder Kosten. IoT kann aber auch ein Instrument sein, das uns im Kampf gegen den Klimawandel hilft. Vorausgesetzt, wir wissen das Werkzeug richtig einzusetzen.
Das Wissen darüber, mit welchen Ansätzen künftig gearbeitet werden kann und sollte ist essentiell, um die positiven Eigenschaften des zweischneidigen Schwerts IoT auch wirklich nützen zu können. Um dieses ökologische Dilemma, das gleichzeitig viele Chancen birgt, darzustellen, lohnt es sich, etwas in die Tiefe zu gehen und das Internet of Things aus der Energieperspektive zu betrachten: IoT bedeutet zunächst vor allem viele batteriegestützte Systeme mit geringem Stromverbrauch. Zeitgleich geht es um die Zusammenlegung von Systemen – insbesondere in nicht kabelgebundenen Anwendungen. Dazu zählen zum Beispiel die Fernüberwachung oder der große Bereich Verkehr mit autonomen Fahrzeugen oder Innovationen der Luft- und Raumfahrt.
Vor allem bei ersterem Thema möchte unser Planet am liebsten „Stopp“ schreien, denn ein steigender Verbrauch von Primärbatterien oder nicht wiederaufladbaren Batterien bedeutet auch, dass unsere Mülldeponien wachsen. Aber auch für Unternehmen kann das ständige Ersetzen dieser essentiellen Komponenten teuer werden, wodurch die Betriebs- und Wartungskosten die Kapitalkosten übertreffen. Rentabilität sieht anders aus. Doch bei genauerer Betrachtung ergibt sich daraus auch eine Chance für die Zukunft: Aufgrund dieser Misere kommt es zu einer Wertsteigerung von Sekundärbatterien, wiederaufladbaren Batterien oder anderen Energiespeichern wie Kondensatoren. Damit einher geht das Streben hin zu einer intelligenteren Energieverwaltung – es geht also um das Maximieren der Batterielebensdauer. Und hierbei sollte es nicht nur Bemühungen in Richtung einer Verbesserung der verfügbaren Leistung und Effizienz von Leistungswandlern geben, sondern auch in Richtung einer Reduktion des Systemleistungsbudgets. Zudem wird generell mehr auf das Speichern von Energie oder Auffangen selbiger aus der Umgebung, dem sogenannten Energy Harvesting, gesetzt. Und all dies ist in Summe positiv für unsere Umwelt.
In puncto Zusammenlegung von Systemen birgt IoT wiederum die Chance, drahtlose Sensornetzwerke in Umgebungen einzubetten, die nur schwer zugänglich sind oder zu denen der Zugang mit hohen Kosten verbunden ist. Man denke hier an tiefe Ölbohrungen oder die Rotorblätter von Windkraftanlagen. Auch könnte durch IoT jedes Teilsystem eines großen Ganzen besser optimiert werden. Ein Beispiel hierfür sind autonome Fahrzeuge, die in sich eine Fülle an Komponenten vereinen. Hier ließen sich etwa durch smarte IoT-Lösungen der Energieverbrauch senken oder die Leistung maximieren. Ebenso ergeben sich für Anwender weitaus mehr Möglichkeiten in Hinblick auf eine vorbeugende Wartung oder Kontrolle verschiedener Geräte oder Bauteile.
Stichwort Kontrolle. Vor ein paar Jahren war es noch gang und gäbe, Elektrogeräte und Anlagen einfach über Stunden oder gar Tage hinweg auf Standby zu lassen, bis sie wieder gebraucht wurden. Künftig könnten Diskussionen rund um die Frage, wie man Bauteile eben nicht mit Strom versorgt, ausschalten oder in einem Zustand der minimalen Energieversorgung halten und das Gerät dennoch nutzen kann, ebenso zu neuen Entwicklungen führen. Auch das könnte ein Beitrag zu einem nachhaltigeren Umgang mit den Energieressourcen sein.
Kontrolle ist aber noch auf eine andere Art und Weise wichtig – zum Beispiel, wenn ein Stromausfall droht oder gar ganz überraschend kommt. Medizinische Geräte, die lebenswichtig sind, oder Anwendungen im öffentlichen Sektor, die von vielen Menschen genutzt werden, sind Paradebeispiele hierfür. Sie müssen auch dann noch funktionieren, wenn der Strom sich rarmacht. Auch hier könnte IoT für eine Verbesserung sorgen, indem automatisch auf andere Stromquellen gewechselt wird oder abfallende Werte sofort ans Licht kommen.
Viele der derzeitigen Bestrebungen sind nach wie vor Überlegungen oder Konzepte, die gerade erst ausgearbeitet werden. Ihr volles Potenzial werden sie erst in ein paar Jahren entfalten. Und noch etwas lässt sich festhalten: Allgemeingültige Antworten in Bezug auf Lösungen gibt es in diesem Bereich nicht – vielmehr müssen viele Faktoren zweiter Ordnung berücksichtigt werden, will man Leistung und Nachhaltigkeit vereinen. Dennoch gibt es bereits konkrete, positive Beispiele, die zeigen, wie IoT im Kampf gegen den Klimawandel helfen kann.
So werden beispielsweise mittlerweile große Fahrzeugflotten mit IoT-Sensoren ausgestattet. Der Vorteil: Technische Störungen können sofort behoben, nicht ausgelastete Fahrzeuge an anderer Stelle eingesetzt und Routen verbessert werden. Dadurch lassen sich in Summe Kraftstoff und CO2-Emissionen sparen. In sogenannten Smart Cities werden wiederum das Verhalten der Verkehrsteilnehmer sowie Personenströme in den öffentlichen Verkehrsmitteln mithilfe von IoT-Sensoren gemessen. Dadurch ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, um die Lebensqualität einer Stadt zu steigern – angefangen von angepassten Grünphasen von Ampeln über nicht genutzte Busse und Züge, die eingeschränkt werden können, bis hin zu Straßenlaternen, die ihr Licht bei Bedarf aufhellen oder dimmen. Viele Häuser wurden außerdem bereits in Smart Homes verwandelt, die zum Beispiel genau anzeigen, wie viele Ressourcen verbraucht wurden oder den optimalen Zeitpunkt berechnen, um Spülmaschine, Waschmaschine und Co. einzuschalten und dabei Kosten zu sparen. Ein großer Bereich ist dazu die Landwirtschaft. Auch hier können IoT-Anwendungen dabei helfen, Prozesse zu optimieren und den Pestizideinsatz sowie Wasserverbrauch zu minimieren.
