Wasserkraft gilt als grüne Energie, doch wird sie stark vom Klimawandel beeinflusst. Je nach Niederschlagsmenge sind die Speicher unterschiedlich voll, und bleiben Niederschläge über längere Zeit aus, kann Wasserkraft nicht genutzt werden, um Stromnetzte zu stabilisieren. Aber auch große Niederschlagsspitzen stellen Wasserkraftwerke vor Herausforderungen.
Nicht nur Menschen sind digital miteinander vernetzt, sondern auch Maschinen. Gerade die Kommunikation zwischen Maschinen muss oft im Bruchteil einer Sekunde erfolgen, damit aufeinander abgestimmte Prozesse funktionieren können. Gleichzeitig verbraucht Kommunikationstechnik Energie.
IoT-ZERO entwickelt nahezu energieunabhängige IoT-Systeme für 6G
Im Forschungsprojekt IoT-ZERO (Secure Event-Driven TN–NTN Connectivity and Sensing for near-Zero-Energy IoT) arbeitet ein internationales Team an neuen Sensor- und Kommunikationstechnologien für besonders energieeffiziente Geräte. Ziel ist die Entwicklung nahezu energieunabhängiger IoT-Systeme (Internet of Things), die künftig in 6G-Netzen nachhaltig und skalierbar eingesetzt werden können.
„Wir wollen innovative Lösungen schaffen, die IoT-Geräte energieeffizienter, autonomer und intelligenter machen“, erklärt Projektleiterin Andrea Ortiz.
Energieeffizienz und sichere Vernetzung
Im Mittelpunkt des Projekts steht eine einheitliche, 6G-fähige Architektur, die den gesamten Energieverbrauch der Geräte berücksichtigt. Dazu gehören digitale Zwillinge – also virtuelle Abbilder realer Systeme –, mit denen sich Anwendungen testen und optimieren lassen. Gleichzeitig erforscht das Projekt die Integration terrestrischer und satellitengestützter Netze für robuste IoT-Kommunikation.
Ein Schwerpunkt liegt zudem auf sicheren und besonders energiesparenden Kommunikationslösungen. Zum Einsatz kommen unter anderem adaptive Protokolle und sogenannte Ambient-Backscatter-Technologien. Dabei nutzen Geräte vorhandene Funksignale zur Datenübertragung und benötigen dadurch kaum eigene Energie. „So bleiben auch batterielose Geräte oder Systeme mit unterbrochener Energieversorgung zuverlässig verbunden“, sagt Ortiz.
Intelligente Sensoren mit minimalem Energiebedarf
IoT-ZERO setzt außerdem auf neuromorphe, ereignisgesteuerte Sensorik. Diese orientiert sich an der Funktionsweise des menschlichen Gehirns und verarbeitet Daten nur dann, wenn tatsächlich Ereignisse auftreten. Dadurch sinkt der Energieverbrauch deutlich.
Verwendet werden dafür spezielle Encoder, energieeffiziente Funkmodule und eingebettete neuronale Netze, die Daten direkt im Gerät verarbeiten.
Batterielose IoT-Module für Industrie und Logistik
Im Rahmen des Projekts entstehen Prototypen batterieloser IoT-Module, die Energie selbst gewinnen und langfristig wartungsfrei arbeiten können. Einsatzmöglichkeiten sieht das Team vor allem in der Logistik, der Industrie und in Smart Cities.
Ein Demonstrator zur Nachverfolgung von Gütern soll zeigen, wie selbstversorgende Sensoren eine kontinuierliche Nachverfolgung ermöglichen und gleichzeitig Betriebskosten sowie CO₂-Emissionen reduzieren können.
Durch die Integration nicht-terrestrischer Netze – etwa Satellitenkommunikation – sollen die Lösungen künftig auch in ländlichen oder schwer erreichbaren Regionen zuverlässig funktionieren.
In dem Projekt arbeiten insgesamt zehn Partner aus Österreich, Frankreich, Italien, Lettland, Niederlande, Rumänien, Slowakei und Spanien zusammen. Gefördert wird das Projekt mit knapp 3 Millionen Euro durch die European Smart Networks and Services Joint Undertaking (SNS JU) und die Europäische Kommission.
TIES will Wasserkraft in Europa nachhaltiger und widerstandfähiger machen
Im Forschungsprojekt TIES (Transforming Hydropower: Integrating Flexibility, Ecosystem Health, and Societal Needs) arbeitet ein internationales Forschungsteam an neuen Lösungen für die Wasserkraft in Europa. Ziel ist es, Wasserkraftwerke flexibler, umweltfreundlicher und widerstandsfähiger gegenüber den Folgen des Klimawandels zu machen.
Wasserkraft spielt eine wichtige Rolle für die europäische Energieversorgung, vor allem durch ihre Fähigkeit, Strom zu speichern und Netze zu stabilisieren. Gleichzeitig stehen viele Anlagen vor Herausforderungen durch veraltete Infrastruktur, sinkende Wasserverfügbarkeit und ökologische Belastungen.
Neue Technologien für mehr Nachhaltigkeit
Im Rahmen des Projekts sollen sieben technologische und digitale Innovationen vorangetrieben werden. Dazu gehören optimierte Turbinen, Systeme zur Überwachung von Erosion und Werkzeuge für ein besseres Sedimentmanagement. Ergänzt werden diese durch KI-gestützte Prognosemodelle, die den Betrieb von Wasserkraftwerken effizienter und an den Klimawandel angepasster machen sollen.
„Mit TIES wollen wir zeigen, dass moderne Wasserkraft nicht nur effizient, sondern auch ökologisch und gesellschaftlich nachhaltig gestaltet werden kann“, erklärt Projektleiter Eduard Doujak.
Darüber hinaus integriert TIES modulare hydraulische und thermische Rückzugsräume, um Auswirkungen von Hydropeaking und klimabedingtem Temperaturstress zu verringern. Hydropeaking bezeichnet starke kurzfristige Schwankungen des Wasserflusses, die durch eine flexible Stromproduktion in Wasserkraftwerken entstehen können.
Gesellschaftliche Akzeptanz im Fokus
Neben technischen Innovationen setzt TIES auch auf gesellschaftliche Beteiligung. Die Forschenden nutzen neue Ansätze, um unterschiedliche Interessengruppen frühzeitig in Planungs- und Entscheidungsprozesse einzubinden.
„Die Energiewende kann langfristig nur erfolgreich sein, wenn ökologische, technische und gesellschaftliche Interessen gemeinsam berücksichtigt werden“, sagt Doujak.
Tests in Portugal und Frankreich
Die entwickelten Lösungen werden in vier Wasserkraftanlagen in Portugal und Frankreich erprobt. Ziel ist es, die Technologien unter realen Bedingungen zu testen und für den späteren europaweiten Einsatz weiterzuentwickeln.
Mit seiner Ausrichtung an EU-Initiativen wie dem Green Deal, „Fit for 55“ und REPowerEU soll TIES einen Beitrag zu einer nachhaltigen und klimafitten Energieversorgung leisten. Langfristig sollen konkrete Werkzeuge, Leitlinien und eine Roadmap entstehen, um nachhaltige Wasserkraft europaweit voranzubringen.
In dem Projekt arbeiten insgesamt zwölf Partner aus Österreich, Schweiz, Spanien, Italien, Slowenien, Portugal, Frankreich und UK zusammen. Gefördert wird das Projekt mit knapp 4,3 Millionen Euro durch die Europäische Kommission.
Rückfragehinweis
Prof. Andrea Ortiz
Technische Universität Wien
Forschungsbereich Wireless Communications
+43 1 58801 38979
andrea.ortiz@tuwien.ac.at
Prof. Eduard Doujak
Technische Universität Wien
Forschungsbereich Strömungsmaschinen
+43 1 58801 302404
eduard.doujak@tuwien.ac.at
Aussenderin:
Sarah Link, M.A.
PR und Marketing
Technische Universität Wien
+43 664 60588 2412
sarah.link@tuwien.ac.at