Projekt "Innovations- und Technikanalyse für Autonome verteilte Mikrosysteme"

Autonome Verteilte Mikrosysteme (AVM) sind kleinste, eigenständige funktionale Systeme, die als programmierbare Mikromodule mit sensorischen Eigenschaften universell einsetzbar sind. Ziel dieser ITA ist es, zwei potenzielle, exemplarische Anwendungsfelder von AVM (Landwirtschaft und Überwachung bzw. Steuerung in der Automatisierungstechnik) zu untersuchen.

Drahtlose Sensornetzwerke haben das Potenzial, zur Reduktion des CO2-Ausstoßes von mehreren hundert Millionen Tonnen pro Jahr beizutragen. Vernetzte Sensorik für das Precision Farming kann bis 2020 eine Einsparung von 3.6 Millionen m³/a bewirken.

Aus der ITA ergeben sich Handlungsempfehlungen für technologische Forschung und Entwicklung:

1. Energieeffizienz und Powermanagement von AVM-Komponenten, da die Energieversorgung häufig limitierender Faktor für Lebensdauer und/oder Miniaturisierung sind,
2. Technologien der Miniaturisierung und Systemintegration; jedoch ist ein hoher Miniaturisierungsgrad bei weitem nicht für alle Anwendungsfälle zwingend erforderlich,
3. Sensorik für (bio-)chemische Analytik mit der Fähigkeit zur Regeneration der reaktiven Flächen und zur Selbstkalibrierung
4. Optimierung der Netzwerkprotokolle für multi-hop Netzwerke und Selbstorganisation, sowie vorausschauende und reaktive Systeme, Netzwerke mit mehreren hundert Sensorknoten

Wesentlicher Handlungsbedarf von Seiten ökologischer Anforderungen lässt sich mit folgenden Schwerpunkten umreißen:

1. Vermeidung von besonders seltenen Basismetallen, sofern Massenanwendungen von AVM adressiert sind
2. Vermeidung von Schadstoffen in den Komponenten, insbesondere für schwer bzw. nicht rückholbare Sensorknoten
3. Vorantreiben von „grünen“ AVM-Anwendungen, d. h. Entwicklung von Lösungen für Anwendungsfelder, in denen Monitoring durch Sensorknoten zu erheblichen Effizienzsteigerungen und Umweltentlastungen führen kann