ZENNER IoT Gateway Outdoor wird PV Gateway Teil 1: Motivation & Vorüberlegungen

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Wie kann ein bereits bestehendes und erprobtes IoT Gateway autark betrieben werden, ohne ein komplett neues Produkt entwickeln zu müssen? Dieser Frage wurde in einem Pilotprojekt nachgegangen. Das Ergebnis: Aus einem „herkömmlichen“ ZENNER IoT Gateway Outdoor wurde ein ZENNER IoT Photovoltaik Gateway Outdoor. Was die Motivation dahinter war, wie dabei vorgegangen wurde und aus welchen Komponenten das solarbetriebene PV Gateway letztendlich besteht, erfahrt ihr in meiner kleinen Artikelserie.

Motivation für Photovoltaik IoT Gateway

Die Montagestandorte für Outdoor IoT Gateways müssen bestimmte Anforderungen erfüllen, um als nutzbar/geeignet zu gelten. Kriterien können unter anderem die Zugänglichkeit, die Höhe des Montageortes, die Lage des Standortes selbst oder das Vorhandensein eines Stromanschlusses sein. Leider taucht in Projekten immer wieder das Problem auf, dass ein Montageort zwar als sehr gut geeignet eingestuft wird, jedoch kein Stromanschluss vorhanden ist oder dieser nur mit großem finanziellen und zeitlichen Aufwand hergestellt werden kann. Dies war auch beispielsweise bei der Umsetzung des Hochwasser-Monitoring der KWMSYS im Echaztal der Fall. Aus dieser Problematik heraus entstand dann die Idee, ein bereits bewährtes ZENNER Gateway mittels Photovoltaik und einer Pufferbatterie autark zu betreiben. Vergleichbare Projekte sind zum Beispiel solarbetriebene Amateurfunk Relaisstationen in entlegenen Gebieten.

Vorüberlegungen & Anforderungen

Nachdem die Idee entwickelt war, galt es, die Anforderungen an den ersten Prototypen zu definieren. Diese lauteten wie folgt:

Autarker Gateway-Betrieb ohne Unterstützung der Sonne über einen längeren Zeitraum, z. B. 14 Tage
Möglichkeit der Fernauslesung des PV Controllers zu Monitoring-Zwecken
- Nutzung des ZENNER Connect LoRaWAN®-Netzwerks
- Anreicherung mit weiteren Parametern wie z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Helligkeit (Lux-Wert) sollte prinzipiell möglich sein
- PV Controller muss entsprechende Schnittstelle zur Auslesung bereitstellen
Aufbau exklusive des Photovoltaik-Panels muss in eine Box passen, welche die Komponenten vor Wind und Wetter schützen
Einsatz möglichst effizienter Ladetechnologien (MPPT)
12 V Systemspannung, um das Gateway ohne Converter/Wechselrichter betreiben zu können
Einfache Montage vor Ort, z. B. durch einfache Steckverbindungen
Komponenten müssen so dimensioniert sein, dass sie durch eine typische Dachluke (100 cm x 100 cm) auf ein Flachdach gestellt werden können
Das Outdoor-Gateway muss außerhalb der Box installiert und betrieben werden können.

Basierend auf diesen Anforderungen wurde dann der erste Prototyp für einen Proof of Concept (PoC) entwickelt, um so zunächst einmal die prinzipielle Nutzbarkeit/Machbarkeit zu testen.

Teil 2: Proof of Concept & Learnings

Im zweiten Teil erfahrt ihr, aus welchen Komponenten der erste Prototyp bestand, welche Erkenntnisse aus dem damit durchgeführten Proof of Concept (PoC) gezogen werden konnten und wie sich der Prototyp während der Testphase im Laufe der Zeit verändert hat. Hier aber schon mal ein kleiner Vorgeschmack: