Drahtlose Fensterkontakte – wartungsfrei und energieautark

Forscher haben jetzt ein besonders komfortables und ausfallsicheres System entwickelt, das ohne Kabel oder Batterien auskommt. Ihre Betriebsenergie gewinnen die Sensoren aus Funkstrahlung in der Umgebung.

07:30 Uhr morgens: Höchste Zeit, das Haus zu verlassen, um 08:00 Uhr steht ein wichtiger Termin an. Trotzdem will sich die junge Frau noch schnell vergewissern, dass alle Fenster geschlossen sind, denn für den Nachmittag sind Gewitter angekündigt. Später im Auto fällt ihr ein, dass sie einen Raum bei ihrem Kontrollgang vergessen hat. Fensterkontakte sorgen in solchen Situationen für mehr Komfort und Sicherheit: Die elektronischen Helfer werden an den Fenstergriffen platziert. Anhand der Griffstellung erkennen sie, ob ein Fenster geöffnet, gekippt oder geschlossen ist und übermitteln diese Information zu einer Basisstation. So sieht der Hausbesitzer auf einen Blick, welche Fenster offen stehen.

Forscher am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS haben jetzt eine besonders komfortable und zuverlässige Variante entwickelt, die ohne Kabel oder Batterie auskommt. »Unsere drahtlosen Fensterkontakte beziehen ihre gesamte Energie aus Funkstrahlen in der Umgebung«, erklärt Dr. Gerd vom Bögel, Wissenschaftler am IMS. Bislang waren drahtlose Modelle entweder auf Batterien oder Solarzellen angewiesen. Nachteile hat beides: Batterien müssen regelmäßig ausgetauscht werden, sonst funktioniert der Fensterkontakt nicht mehr. Dieses Problem haben solarbetriebene Systeme zwar nicht, doch auch sie sind fehleranfällig. Wird die Solarzelle unbemerkt abgeschattet, fehlt der Energienachschub. Darüber hinaus leidet die Ästhetik, da ein Modell mit Solarzelle nicht versteckt am Fenster platziert werden kann. Bleibt noch die klassische Variante: Kabelgebundene Fensterkontakte, die seit Jahren auf dem Markt erhältlich sind. Deren Manko ist jedoch der enorme Installationsaufwand – und ein Nachrüsten bei Bestandsbauten ist oftmals gar nicht möglich.

Das neue System lässt sich dagegen ohne großen Aufwand und zudem fürs Auge kaum sichtbar einbauen. Neben den Fensterkontakten wird dazu in jedem Zimmer ein Raumcontroller installiert. Dieses aktiv funkende Modul empfängt nicht nur die Daten der einzelnen Fensterkontakte, sondern versorgt die Sensoren durch seine Funkstrahlung auch mit Energie. Darüber hinaus übermittelt der Raumcontroller die empfangenen Daten an eine zentrale Basisstation im Gebäude, über die der Nutzer den Status aller Fenster abrufen kann. Das funktioniert bei entsprechender Konfiguration auch als Fernabfrage – beispielsweise auf das Smartphone des Nutzers. Voraussetzung ist lediglich ein DSL-Anschluss, mit dem die Basisstation verbunden wird.

Knackpunkt bei der Entwicklung war das Energiemanagement: »Auch die Raumcontroller unterliegen ja bestimmten Grenzwerten hinsichtlich ihrer Funkabstrahlung. Gerade in großen Räumen ist es daher gar nicht so einfach, alle Fensterkontakte ausreichend mit Energie zu versorgen«, gibt vom Bögel zu bedenken. »Wir haben aber alle Sensormodule, Antennen und Komponenten zur Energieaufbereitung so exakt aufeinander abgestimmt, dass das System auch über größere Reichweiten zuverlässig funktioniert«.

Ein erster Prototyp existiert bereits. Für die Zukunft haben die Duisburger Forscher weitere Entwicklungen im Blick: So wollen sie auch andere Sensoren nach dem gleichen Prinzip in das System integrieren – etwa zur Wärmeregulierung. Bislang sind die Thermostate meist am Rand eines Raumes angebracht. Steht nun etwa die Tür offen, herrschen dort niedrigere Temperaturen als im Inneren des Zimmers. Der Thermostat regelt dann die Temperatur nach oben, obwohl das gar nicht nötig wäre. Mit dem neuen System ließe sich ein Temperatursensor unauffällig exakt dort platzieren, wo eine bestimmte Temperatur tatsächlich erreicht werden soll – beispielsweise an der Vitrine neben dem Esstisch.