LoRaWAN: Die Zukunft der Vernetzung im Energiemanagement

• Long range wide area network bietet große Reichweite und eine gute Gebäude-durchdringung.
• LoRaWAN-Netzwerke sind kostengünstig und einfach zu installieren ohne Verkabelung.
• LoRaWAN-Sensoren sind vielseitig einsetzbar z. B. für Temperatur, Feuchtigkeit.
• Long range wide area network im Energiemanagement ermöglicht Einsparungen und Echtzeitüberwachung
• Im Vergleich zu anderen Protokollen: ist Long range wide area network energieeffizienter und reichweitenstark
• Die DACH-Abdeckung wächst stetig, mit mehreren Netzwerkanbietern.

Für ESG-Manager und Technische Leiter

Nachhaltigkeit und Effizienz sind mittlerweile weitverbreitete zentrale Bestandteile der Unternehmensstrategie. Damit steigt der Druck auf viele technische Leiter und ESG-Manager, innovative Technologien zu finden, um diese Ziele zu erreichen. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ist eine dieser Technologien, die sich als ein Schlüsselelement für das Internet der Dinge (IoT) etabliert hat.

Long range wide area network ist die Antwort auf deine Suche nach einer Lösung, die den Betrieb deiner Gebäude smarter und nachhaltiger macht. Stell dir vor, du könntest den Energieverbrauch jedes Gebäudes unter deiner Verwaltung mit wenigen Klicks optimieren. Dieses Maß an Kontrolle und Transparenz gibt dir LoRaWAN in die Hand – und damit den Schlüssel, um sowohl betriebliche als auch ökologische Ziele zu erreichen. In diesem Beitrag untersuchen wir, was das Long Range Wide Area Network ist, wie es funktioniert und welche Anwendungen es bietet – insbesondere im Bereich Energiemanagement.

Was ist LoRaWAN?

Long Range Wide Area Network ist ein drahtloses Netzwerkprotokoll, das auf der LoRa-Übertragungstechnologie basiert. Das Low-Power-Wireless-Netzprotokoll  wurde speziell für IoT- und IIOT-Anwendungen entwickelt, bei denen Sensoren über große Entfernungen mit geringem Energieverbrauch kommunizieren müssen.

Wie funktioniert LoRaWAN?

Long range wide area network verwendet eine Funkübertragungstechnik namens chirp spread spectrum (CSS), um Daten über lange Strecken zu übertragen und dabei eine robuste Verbindung aufrechtzuerhalten – selbst in städtischen Gebieten, die durch Gebäude und Hindernisse gekennzeichnet sind.

Das Netzwerk besteht aus:

• Endgeräten (Sensoren oder Aktoren), die Daten sammeln und senden.
• Gateways, die die Daten der Endgeräte empfangen und an einen Netzwerkserver weiterleiten.
• Netzwerkservern, die die empfangenen Daten verarbeiten und an die entsprechende Anwendung übermitteln.

Eine wichtige Komponente für den erfolgreichen Einsatz von LoRaWAN ist das Gateway, das als Brücke zwischen den Endgeräten und dem Netzwerkserver fungiert. Dabei teilt sich LoRaWAN in eine Netzwerk-Ebene und eine Anwendungs-Ebene. Hier liegt meist zentral und ebenfalls auf einem Server die Anwendung in Form einer App, dazu gehören zum Beispiel Energiemanagement-Systeme in Form von IoT-Plattformen. Diese gehören klassisch nicht zum LoRaWAN-Netzwerk, insofern man ausschließlich die Hardware betrachtet. Damit das Long Range Wide Area-Netzwerk jedoch eine Funktion ausüben und etwas steuern oder messen kann, ist die Anwendungs-Ebene unersetzlich.

LoRaWAN Gateway

Ein Long Range Wide Area Network-Gateway empfängt Daten von den Sensoren und leitet diese an den zentralen Netzwerkserver weiter. Gateways können in verschiedenen Umgebungen eingesetzt werden und sind flexibel an die Bedürfnisse von Unternehmen und Kommunen anpassbar.

Vorteile von LoRaWAN-Gateways:

1. Große Reichweite: Die Gateways decken eine große Fläche ab, was sie ideal für weitläufige Einrichtungen wie Fabriken, Logistikzentren oder ganze Stadtviertel macht.
2. Energieeffizienz: Sie verbrauchen nur wenig Energie und sind oft für den Einsatz über mehrere Jahre hinweg konzipiert.
3. Einfache Installation: Die Gateways benötigen keine komplexe Infrastruktur und lassen sich leicht in bestehende Netzwerke integrieren.

LoRaWAN Reichweite

Einer der größten Vorteile von LoRaWAN ist seine hohe Reichweite. In ländlichen Gebieten kann ein Gateway Signale über Distanzen von bis zu 15 km empfangen. In städtischen Gebieten beträgt die Reichweite aufgrund von Gebäuden und anderen Hindernissen zwischen 2 und 5 km.

Gebäudedurchdringung von LoRaWAN

Ein entscheidender Faktor bei der Auswahl eines Funkprotokolls ist die Gebäudedurchdringung. Long Range Wide Area Network verwendet Funkfrequenzen im Sub-GHz-Bereich (z. B. 868 MHz in Europa), die für eine bessere Gebäudedurchdringung als höhere Frequenzen wie WLAN (2,4 GHz oder 5 GHz) sorgen. Zudem sind diese Frequenzen lizenzfrei und damit kostenlos nutzbar. LoRaWAN ist besonders effektiv in großen Gebäuden, wie Schulen, Bürokomplexen oder Krankenhäusern, in denen WLAN-Signale oft stark gedämpft werden, und bietet eine robuste Lösung für die Sensorüberwachung in geschlossenen Räumen.

Faktoren, die die Gebäudedurchdringung beeinflussen:

1. Baumaterialien: Dicke Betonwände oder metallische Strukturen können die Signalstärke verringern.
2. Anzahl der Wände: Je mehr Wände zwischen dem Sensor und dem Gateway, desto schwächer wird das Signal.
3. Positionierung des Gateways: Ein höher positioniertes Gateway erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass das Signal besser durch Wände dringt.

LoRaWAN-Sensoren

LoRaWAN-Sensoren sind wesentliche Bestandteile eines Long Range Wide Area-Netzwerks und decken eine Vielzahl von Anwendungsfällen ab. Von der Messung von Umgebungsdaten bis zur Überwachung von Systemen können sie in nahezu jeder Branche eingesetzt werden.

Arten von LoRaWAN-Sensoren:

1. Temperatursensoren: Sie überwachen die Temperatur in Gebäuden oder speziellen Umgebungen wie Serverräumen oder Produktionsstätten.
2. Feuchtigkeitssensoren: Besonders wichtig in Bereichen wie Museen oder Archiven, wo eine bestimmte Luftfeuchtigkeit notwendig ist.
3. Bewegungssensoren: Sie erkennen Bewegungen und tragen zur Sicherheit von Gebäuden bei.
4. Energiezähler: Messen den Energieverbrauch in Echtzeit und unterstützen die Optimierung von Energieflüssen in Gebäuden und Anlagen.

Sicherheitsaspekte von LoRaWAN

Datensicherheit ist ein wesentlicher Faktor, insbesondere in sensiblen Bereichen wie dem Gebäudemanagement. Das Long Range Wide Area Network bietet ein mehrschichtiges Sicherheitsmodell:

• Verschlüsselung auf zwei Ebenen: LoRaWAN verwendet sowohl Netzwerkverschlüsselung (zum Schutz der Netzwerkintegrität) als auch Anwendungsverschlüsselung (um die Vertraulichkeit der Daten zu gewährleisten).
• Sichere Schlüsselaustauschverfahren: Geräte und Server tauschen verschlüsselte Schlüssel aus, um unbefugten Zugriff zu verhindern.

Diese Sicherheitsmaßnahmen machen LoRaWAN zu einer vertrauenswürdigen Lösung für geschäftskritische Anwendungen.

Kosten von LoRaWAN

Ein weiterer Vorteil ist die Kosteneffizienz. Während herkömmliche IoT-Lösungen oft hohe Investitionen in Infrastruktur und Betriebskosten erfordern, bleibtes vergl eichsweise günstig.

Long Range Wide Area Network im Energiemanagement: better.energy von Betterspace

Energiemanagement ist eins der wichtigsten Anwendungsfelder von LoRaWAN, besonders in Unternehmen, die ihre Energieeffizienz verbessern und Nachhaltigkeitsziele erreichen wollen.

Ein herausragendes Beispiel hierfür ist better.energy von Betterspace. Die intelligente IoT-Plattform ermöglicht es Unternehmen, ihren Energieverbrauch in Echtzeit zu überwachen und zu optimieren. Durch den Einsatz von LoRaWAN-Sensoren kann der Energiefluss in Gebäuden detailliert verfolgt werden.

Vorteile von better.energy:

1. Echtzeit-Überwachung: Durch die Sensoren erhalten Facility-Manager und ESG-Verantwortliche stündlich Einblick in den aktuellen Wärmemengenverbrauch im Gebäude.
2. Identifikation von Einsparpotenzialen: Durch die Analyse des Verbrauchs lassen sich unnötige Verbraucher identifizieren und deren Nutzung anpassen.
3. Automatisierte Steuerung: Mit better.energy können Heizkörper und Fan Coils automatisch gesteuert werden, was die Energieeffizienz deutlich steigert und Kosten senkt.

Fallstudien: Energieeinsparungen mit
better.energy

In diversenen Anwendungsbeispielen konnte die IoT-Plattform bereits die Energieeffizienz in Hotels, Reha- oder Gemeindezentren sowie Krankenhäusern und Pflegeheimen erhöhen. So konnte in den Bädern in limehome München Garching 86 Prozent Einsparungen mit better.energy erzielt werden. Alle Erfahrungsberichte findest du hier: Zu den Erfahrungsberichten für better.energy.

Vergleich von LoRaWAN mit anderen IoT-Protokollen

Im Bereich der IoT-Kommunikation stehen natürlich verschiedene Protokolle zur Verfügung, die sich in Reichweite, Energieverbrauch, Datenübertragungsrate und Kosten unterscheiden. Neben dem Long Range Wide Area Networkgibt es weitere gängige Protokolle wie NB-IoT (Narrowband IoT) und Sigfox, die ebenfalls für IoT-Anwendungen genutzt werden. Welches Protokoll das richtige ist, hängt stark von den individuellen Anforderungen deines Projekts ab, wie etwa der Reichweite, den Sensoranforderungen und dem verfügbaren Budget. LoRaWAN ist dabei oft der Allrounder für Anwendungen, die auf Zuverlässigkeit, Reichweite und Energieeffizienz setzen.

Long Range Wide Area Network bietet eine hohe Reichweite und niedrigen Energieverbrauch, was es ideal für den Einsatz in weitläufigen Arealen und batteriebetriebenen Sensoren macht. Sigfox hingegen punktet mit einer sehr kostengünstigen und energiesparenden Lösung, ist jedoch oft auf einfachere Anwendungen mit geringer Datenmenge beschränkt.

NB-IoT hingegen zeichnet sich durch eine besonders hohe Netzabdeckung und eine Integration in bestehende Mobilfunknetze aus, was es attraktiv für IoT-Projekte macht, die auf Infrastruktur großer Mobilfunkanbieter setzen wollen. Dabei ist zu erwähnen, dass natürlich auch LoRaWAN mit LTE betrieben werden kann, mit einer SIM-Karte eines Mobilfunkanbieters im Gateway. Damit wird die Verbindung zum Internet gewährleistet, während dessen im Gebäude LoRaWALong Range Wide Area Network als Netzwerkübertragungsprotokoll genutzt wird.

Long Range Wide Area Network ist die ideale Wahl, wenn du auf hohe Reichweite und niedrigen Energieverbrauch setzen willst, besonders in Bereichen wie Energiemanagement oder Infrastrukturüberwachung. Es eignet sich für Projekte, die private Netzwerke oder große Flächen abdecken müssen. NB-IoT ist dann sinnvoll, wenn du höhere Datenraten oder eine breite Netzabdeckung benötigst und auf die Infrastruktur von Mobilfunkanbietern zurückgreifen möchtest.

Sigfox ist besonders für kleine, energiesparende Anwendungen mit minimalem Datenverkehr geeignet, beispielsweise für einfache Tracking-Anwendungen. Gerade für große Gebäude wie Krankenhäuser, Schulen, Pflegeheime, Hotels, Bürogebäude und sonstige öffentliche Einrichtungen sind Sigfox und NB-IoT aufgrund der Kosten und der Reichweite jedoch meistens nicht geeigenet.

Zukunftsperspektiven von LoRaWAN

LoRaWAN wird sich in Zukunft weiterentwickeln, insbesondere durch die Integration mit 5G-Netzwerken und anderen IoT-Protokollen. Die Kombination aus hoher Reichweite und niedrigem Energieverbrauch macht LoRaWAN zu einer zukunftssicheren Technologie, die sowohl in städtischen als auch in ländlichen Gebieten einen bedeutenden Beitrag zur digitalen Transformation leisten wird.

Fazit zu LoRaWAN als Netzwerk fürs Energiemanagement

LoRaWAN ist eine leistungsstarke und flexible Lösung für Unternehmen, die ihre Prozesse digitalisieren und gleichzeitig ihre Nachhaltigkeitsziele erreichen wollen. Vom Energiemanagement über Sicherheitsüberwachung bis hin zur Optimierung von Gebäudetechnologien bietet dir das Long Range Wide Area Network eine kostengünstige und robuste Option.

Durch den Einsatz von better.energy und LoRaWAN kannst du nicht nur deinen Energieverbrauch effizienter gestalten, sondern auch aktiv zu einem umweltfreundlicheren Betrieb beitragen. Nutze die Möglichkeiten dieser Technologie, um deine Geschäftsprozesse zu optimieren und zukunftssicher zu machen. Gerne beraten wir dich ausführlich zu diesen Themen. Buche dir am besten gleich deinen kostenfreien Wunschtermin.

Quellen und weiterführende Literatur

• Wikipedia: Long Range Wide Area Network
• The things network: LoRaWAN
• LoRa-Alliance: LoRaWAN® SICHERHEIT
• growth with attitude UG: Was ist LoRa?