Zweiter Frühling für Smartphones
Wenn das ausgediente Handy das Gebäude steuert
Mit der Automatisierung von Gebäudesystemen lässt sich viel Energie sparen. Damit dafür nicht wiederum CO2-intensive Computerchips produziert werden müssen, untersuchen Empa-Forscher, inwiefern aussortierte und beschädigte Smartphones diese Aufgaben steuern könnten.
Gebäude sind für rund 40 Prozent des Energieverbrauchs verantwortlich. Das sollen selbstlernende Algorithmen ändern, die Gebäude aufgrund ihrer baulichen Merkmale und ihrer Nutzung optimal betreiben können. So kann etwa das System von Viboo, einem Start-up das aus einem Forschungsprojekt an der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) entstanden ist, allein durch die automatisierte und vorausschauende Raumklimatisierung Energieeinsparungen von rund 30 Prozent verzeichnen.
Neben der Handy-Software braucht es diese Hardware
Allerdings benötigen diese Gebäudesysteme wiederum entsprechende Hardware – vornehmlich Rechen- und Kommunikationsleistung. Dies brachte Hanmin Cai, Forscher an der Empa im Bereich urbane Energiesysteme, zum Nachdenken. Denn auch in seinem aktuellen Projekt stelle der ökologische Fußabdruck der benötigten Hardware ein Dilemma dar, so Cai: »Diese Systeme sollen ja Energieverbrauch und CO2-Ausstoss vermindern. Wenn wir dazu aber neue Hardware herstellen müssen, deren Produktion und Transport wertvolle Ressourcen benötigen und große Mengen CO2 verursachen, dann verschieben wir einen Teil der Emissionen einfach auf andere Sektoren.«
Bereits produzierte Hardware neu nutzen
Da stellte sich ihm die Frage: Was, wenn statt neuer Hardware wiederverwendete zum Einsatz kommen könnte, die ohnehin in großer Zahl vorhanden ist? Denn oft werden Smartphones aufgrund eines beschädigten Bildschirms oder der Akkulaufzeit ersetzt, während Prozessor und Speicher immer noch einwandfrei funktionieren. Um dies zu demonstrieren, hat er untersucht, inwiefern sich grundlegende Kontroll- und Kommunikationsaufgaben mit herkömmlichen Smartphones durchführen lassen, welche Leistung diese erbringen und welche Software-Applikationen dazu benötigt werden.
Open-Source-Software auf altes Smartphone
Dazu hat er den von ihm mitentwickelten Algorithmus mit Hilfe von Open-Source-Software auf sein altes Smartphone gespielt, um so die Raumtemperatur in einer NEST-Unit, innerhalb einer von ihm festgelegten Komfortzone, zu kontrollieren. In einem zweiten Versuch kontrollierte er damit den Lade- bzw. Entladevorgang einer elektrischen Batterie, die mit einem simulierten Stromnetz verbunden war.
Die ersten Ergebnisse sind insofern zufriedenstellend, als dass beide Aufgaben mit ansprechender Genauigkeit ausgeführt werden konnten. Auch bezüglich der Kommunikationsgeschwindigkeit lag der Smartphone-Controller in einem Bereich, der für die Gebäudesteuerung ausreichend ist.
Vor- und Nachteile eines Smartphone-Controllers
Der Vorteil dieses Setups: »Wir alle kaufen uns etwa alle fünf Jahre ein neues Smartphone. Dazu kommt, dass in den meisten Haushalten mehr als eine Person lebt. Die Ressourcen wären also zur Genüge vorhanden«, so der Forscher Cai. Trotzdem stehe die Idee noch ganz am Anfang. Wichtige Fragen, etwa zur Sicherheit der Software-Kette, zur Skalierbarkeit der Anwendung oder der Lebensdauer eines solchen Smartphone-Controllers, seien noch nicht abschließend beantwortet.
Außerdem steht laut Cai noch eine fundierte Analyse des CO2-Verbrauchs über den gesamten Lebenszyklus des Smartphone-Controllers an. Dadurch werden die Forschenden genau beziffern können, wie viele Emissionen gegenüber einem neu produzierten Gerät schließlich eingespart werden können.
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