Die vorliegende Praxisarbeit „Nachrüstung einer bestehenden Substanz durch Home-Automation und Energy-Harvesting“ dient der Auseinandersetzung mit der Frage, welche technologischen Faktoren es für eine erfolgreiche Nachrüstung zu berücksichtigen gilt. Dabei lassen insbesondere die Umsatzprognosen und der auf Home-Automation gerichtete mediale Fokus Rückschlüsse auf die große Bedeutung solcher Erkenntnisse für Unternehmen, sowohl im Baugewerbe als auch für Dienstleister und Hersteller von Home-Automation, zu.
In nahezu allen Lebensbereichen, vorrangig in privaten Wohnungen oder Häusern, findet sich Home-Automation inzwischen wieder und rückt durch ähnliche Trends wie „Internet of Things“ oder „Ambient Assisted Living“ weiter in den Mittelpunkt. Home-Automation kann sich in fast allen Lebensbereich im privaten Heim wiederfinden und in diesen unterstützen. Insbesondere durch ähnliche Trends wie dem „Internet of Things“ oder dem „Ambient Assisted Living“, rückt Home-Automation weiter in den Mittelpunkt.
Daher ist Ziel dieser Arbeit die Ausarbeitung und Erläuterung der grundsätzlichen Bedeutung dieser Thematik und seiner technologischen Voraussetzungen.
Dazu werden zunächst grundlegend die vier wesentlichen Einsatzgebiete von Home Automation beschrieben. Im Folgenden werden Drahtlostechnologien erläutert, um diese anschließend sinnvoll in den Gesamtzusammenhang einordnen zu können. Auf der Basis der ermittelten Einsatzgebiete und technologischen Grundlagen wird sodann der aktuelle Markt untersucht.
Der sich hierbei abzeichnenden Problematik der diffizilen Stromversorgung wird durch den nachfolgend dargestellten Lösungsansatz des Energy Harvesting und dessen Technologien begegnet.
Die Arbeit endet mit einer Gesamtbetrachtung vom Einsatz des Energy Harvesting in der Home Automation, die insbesondere den positiven Nutzen dieses Trends herausstellen soll.
Die Ausarbeitung erfolgt unter Zuhilfenahme zahlreicher Quellen. Aus den vorwiegend genutzten Büchern und Internetquellen wurden die theoretischen Grundlagen entnommen und anschließend ausgearbeitet.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Home Automation
2.1 Sicherheitslösungen
2.2 Energiemanagement
2.3 Ambient Assisted Living
2.4 Komfort
2.5 Technologische Grundlage
2.5.1 WLAN
2.5.2 Bluetooth
2.5.3 ZigBee
2.5.4 Z-Wave
2.5.5 EnOcean
2.6 Aktueller Markt / Trend
3. Energy Harvesting
3.1 Technologien
3.1.1 Solarzellen
3.1.2 Seebeck-Effekt
3.1.3 Piezoelektrische Wandler
3.1.4 Batterie
3.1.5 Vergleich der Technologien
3.2 Einsatz in der Home Automation
4. Schlussbetrachtung
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht die technologischen Faktoren und Herausforderungen bei der Nachrüstung bestehender Wohnsubstanz mit Home-Automation-Systemen, wobei ein besonderer Fokus auf der autarken Stromversorgung durch Energy Harvesting liegt, um Installationshürden zu minimieren.
- Analyse der Einsatzgebiete von Home Automation
- Vergleich gängiger Drahtlostechnologien
- Untersuchung von Energy-Harvesting-Methoden als Stromversorgungslösung
- Bewertung der ökologischen und ökonomischen Vorteile gegenüber Batterielösungen
Auszug aus dem Buch
3.1.2 SEEBECK-EFFEKT
Der Seebeck-Effekt ist nach seinem Entdecker Thomas Johann Seebeck benannt. Die Grundlage des Seebeck-Effektes ist die Thermoelektrizität, die den Zusammenhang von Temperatur und Elektrizität beschreibt.50 Die folgende Skizze illustriert die Funktionsweise des Seebeck-Effektes.
Zwei unterschiedliche Metalle oder zwei Halbleiter werden durch Kontaktstellen wie beispielsweise Lötpunkte miteinander verbunden. Wenn zwischen diesen Kontaktstellen konstant eine Temperaturdifferenz besteht, entsteht elektrische Energie.51
Dieser Effekt resultiert daraus, dass sich thermische Energie an den Elektronen in Bewegungsenergie und im Atomrumpf in Schwingungsenergie wandelt. Genannt wird dieser Vorgang auch Thermodiffusionsstrom.
Die Stelle im Leiter mit der höheren Temperatur weist demnach eine höhere Bewegungsenergie auf, als die Stellen der niedrigeren Temperaturen. Durch dieses Ungleichgewicht und der daraus resultierenden Diffusion der Elektronen, führt dies zu einer höheren Elektronendichte. Dies passiert an den Stellen mit einer niedrigerer Temperatur. Durch den Potentialunterschied wird ein Ladungsausgleich angestoßen.
Grundsätzlich beschreibt der Seebeck-Effekt den Spannungsaufbau mit Hilfe der Temperaturdifferenz und dem Seebeck-Koeffizienten. Der Seebeck-Koeffizient ist ein empirischer Wert, oft mit S abgekürzt, der das Verhältnis von Spannung und Temperatur in Kelvin zu einem Material angibt. Für zwei unterschiedliche Leiter die ergibt sich so die Formel U = ( S2 – S1 ) * ( T1 – T2 ).
Die Umgebungstemperatur ist hier nicht zu berücksichtigen. Sobald die elektrische Spannung genutzt wird, um einen Stromfluss zu realisieren tritt das ohmsche Gesetz in Kraft.52
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Die Arbeit thematisiert die Bedeutung und Herausforderungen der Nachrüstung von Home-Automation in bestehenden Gebäuden.
2. Home Automation: Dieses Kapitel definiert Home Automation und beschreibt zentrale Anwendungsbereiche wie Sicherheit, Energiemanagement und Ambient Assisted Living sowie technologische Kommunikationsstandards.
3. Energy Harvesting: Es werden Methoden zur Energiegewinnung aus der direkten Umgebung vorgestellt und mit herkömmlichen Batterien hinsichtlich Effizienz und Umweltverträglichkeit verglichen.
4. Schlussbetrachtung: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und betont die Notwendigkeit von Energy Harvesting für die künftige, wartungsfreie Entwicklung von Home-Automation-Lösungen.
Schlüsselwörter
Home Automation, Energy Harvesting, Smart Home, Drahtlostechnologie, Sensortechnik, Nachrüstung, Energieautarkie, Seebeck-Effekt, Solarzellen, Piezoelektrische Wandler, Batterietechnik, Internet of Things, Ambient Assisted Living, Wartungsfreiheit, Gebäudetechnik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht die Möglichkeiten, bestehende Wohngebäude mit Home-Automation-Systemen nachzurüsten und dabei die Stromversorgung durch Energy Harvesting zu optimieren.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind Home Automation, moderne Drahtlostechnologien für die Gebäudevernetzung und verschiedene physikalische Methoden zur Energiegewinnung aus der Umwelt.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, die technologischen Hürden der Nachrüstung aufzuzeigen und Energy Harvesting als wartungsfreie und ökologische Alternative zur herkömmlichen Stromversorgung via Batterie oder Kabel zu evaluieren.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Analyse und Ausarbeitung durch die Zuhilfenahme zahlreicher Fachbücher und Internetquellen, um technologische Grundlagen und Marktentwicklungen gegenüberzustellen.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Im Hauptteil werden zunächst die Einsatzbereiche und Standards der Home Automation erläutert, gefolgt von einer detaillierten Analyse von Energy-Harvesting-Technologien wie Solarzellen, dem Seebeck-Effekt und piezoelektrischen Wandlern.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Home Automation, Energy Harvesting, Smart Home und Energieautarkie charakterisiert.
Wie unterscheidet sich Home Automation von Smart Home?
Laut der Arbeit ist Home Automation oft ein Teilbereich von Smart Home und fokussiert sich stärker auf die automatische Regelung von vernetzten Geräten, während Smart Home auch Visualisierung und Verhaltensanalyse umfasst.
Warum ist Energy Harvesting für die Home Automation relevant?
Es ermöglicht den Betrieb von Sensoren und Schaltern ohne externe Stromzufuhr, wodurch aufwendige Verkabelungen entfallen und die Wartung, die bei Batterien durch häufige Wechsel nötig wäre, minimiert wird.
- Quote paper
- Patrick Lohmann (Author), 2016, Nachrüstung einer bestehenden Substanz durch Home-Automation und Energy Harvesting, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/346819
