Energie ist für das moderne Leben unerlässlich, und da immer mehr Neuheiten entwickelt werden, hat die Gesellschaft begonnen zu realisieren, dass es sich nicht mehr um Luxus handelt, sondern um einen Motor für Veränderung und Fortschritt. Daher steigt die Nachfrage nach Elektronik, und die EIA prognostiziert, dass der weltweite Energieverbrauch bis zum Jahr 2040 um 56 % steigt. Die Erfüllung dieses Bedarfs und die Reduzierung der Umweltauswirkungen sind beides logische Reaktionen auf den Technologieboom – Infineon möchte sowohl den Bedarf einer stetig wachsenden Industrie erfüllen als auch diese Lösungen nachhaltiger gestalten. Der Schlüssel für eine umfassende Lösung? Intelligentere Geräte und effizientere Systeme.
Beim Wechsel zu intelligenterem Wohnen ist leicht erkennbar, welche Chancen in intelligenter Technologie stecken – intelligentere Systeme können die Nutzung regeln, während der Strom im Verlauf des Tages schwankt. Sie können auch ein stärkeres und robusteres Netz unterstützen, etliche Netzprobleme eliminieren oder reduzieren und ansprechendere Designs ermöglichen.
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„Die Herausforderungen im globalen Design und der Herstellung von Smart Home Appliances sind dreiteilig. Da geht es um regionale Präferenzen, die Gegebenheiten bei der Zuverlässigkeit von Stromnetzen in Schwellenmärkten sowie um die Ökonomie in Entwicklungsländern, die aufholen und sich mit dem Internet of Things (IoT) vernetzen möchten.“ – Karthi Gopalan, Infineon Technologies
Die Vorteile eines intelligenteren Zuhauses sind unbestreitbar. Bevor wir einsteigen, hier nur ein kurzes Beispiel: Durch die Nutzung von intelligenten Geräten hätten die Auswirkungen des Stromausfalls 2003 im Nordosten der Vereinigten Staaten abgemildert werden können, von denen 55 Millionen Menschen betroffen waren. Intelligente Technologie hätte diesen Ausfall verhindert können, etwas, das wir später noch näher untersuchen werden. Doch bevor wir uns den Stromverbrauch ansehen, untersuchen wir zunächst, wie wir Strom erzeugen.
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Allerdings ist Zuverlässigkeit bei der Nutzung von Solarenergie zu Hause unverzichtbar. Solarlösungen müssen Funktionen zur Unterstützung des Netzes bereitstellen und müssen langlebig sein, um die Kosten für Ersatz und Reparaturen so gering wie möglich zu halten. Bei Solarlösungen gibt es bereits Probleme mit der Gesamteffizienz, sodass jedes einzelne Teil des Ganzen die eigene Effizienz maximieren muss.
Zum Glück hat Infineon ein umfassendes Portfolio mit den besten Produkten bei Solareffizienz und Zuverlässigkeit.Führende Technologie wie der Superjunction MOSFET, Trench- und Feldstopp-IGBTs sowie kernlose Transformatorentreiber haben Infineon zur Nummer 1 bei Solaranwendungen gemacht. Weitere nennenswerte Entwicklungen, die die Nutzung der Solarenergie modernisieren, sind beispielsweise die ARM® Cortex™-M4-basierte MCU, mit der ein unkompliziertes und hoch effizientes Steuerungsdesign möglich wird, sowie die CoolMOS™ C7 MOSFET-Serie, die durch niedrige Schaltverluste glänzt und sich durch sehr niedrigen Leitungsverlust pro Paket auszeichnet, was zu einer ausgezeichneten Effizienz des Systems führt.
Es gibt verschiedene Wege, wie sich die Effizienz im intelligenten Zuhause verbessern lässt. Wir können moderne Systeme mit Motoren (zum Beispiel Klimaanlagen oder Kühlschränke) von alten Bürstenmotoren auf moderne bürstenlose Modelle umstellen. Wir können auch hocheffiziente Topologien implementieren, die die neuesten Teile zur Stromwandlung nutzen, und eine intelligentere Steuerung hinzufügen, die auf Gerätebedarf und Netzanforderungen reagiert.
Die iMOTION MCE™ digitale Motorcontrollerserie und der Infineon Industriemikrocontroller XMC1300 sind ausgezeichnete Beispiele, die die Möglichkeiten aktualisierter Technologie demonstrieren. MCE™ Berechnungssysteme bieten einen schnellen Berechnungsalgorithmus für digitale PFC-Steuerung und sensorfreie Schwingungskontrolle von Permanentmagnetmotoren, vereinfachen das Design, erhöhen die Effizienz und sind sehr kostengünstig. Die XMC1300 Mikrocontrollerserie reagiert auf die Echtzeitanforderungen der Motorsteuerung und sorgt für geringere Stücklistenzahlen bei einem kleinen Formfaktor mit FOC-Steuerung.
Die Nutzung leistungsfähigere Teile wie diese trägt auch zur Flexibilität des Designs bei. Zudem können Designer kleinere Systeme schaffen, die weniger Hitzeverlust aufweisen. Betrachten wir die Infineon Intelligent Power Modules. Diese Module sind kompakt, energieeffizient und enthalten innovative, leistungsstarke Halbleiter- und Kontroll-IC-Technologie.
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„Heutzutage erfordern Antriebslösungen mit variabler Geschwindigkeit für Geräteanwendungen höhere Durchschlagsspannungen, die mehr Platz für Spannungsspitzen der Stromversorgung lassen und über erweiterte Eigenschaften verfügen, wie zum Beispiel die Verbesserungen bei der Sensor- und Steuerungssoftware, die vor Unterspannungen in einigen geographischen Bereichen schützen, was das Hauptziel bei Energieelektronik und Geräten für ausgereifte Märkte darstellt. Antriebe mit variabler Geschwindigkeit können den Strombedarf eines Kühlschrankkompressors um mehr als 80 % senken, was für einen massiven Effizienzgewinn und geringere Stromrechnungen sorgt.“ – Karthi Gopalan, Infineon Technologies
Mit kleineren Systemen können Nutzer optisch ansprechendere Systeme designen oder sie sogar ganz verstecken. Kurz gesagt wird ermöglicht, diese Systeme weniger auffällig in unser tägliches Leben zu integrieren – bei gleicher Effizienz.
WEISSE WARE SYSTEMDIAGRAMM WASCHMASCHINE MIT VARIABLER GESCHWINDIGKEIT – QUELLE: INFINEON
Natürlich ist Effizienz manchmal eine Sache der Energie, die wir nicht nutzen. Bei nachhaltiger intelligenter Technologie geht es nicht nur darum, weniger Energie zu verbrauchen; sie dreht sich auch darum, die Energie intelligenter zu nutzen. Intelligente Geräte könnten sich gegen Stromspitzen schützen, indem sie sich isolieren und dadurch teuren Schaden verhindern. Intelligente Geräte können auch auf Netzbedingungen reagieren; wenn das Netz ein hohes Ausfallrisiko hat, könnten Geräte ihren Verbrauch von sich aus senken, damit es nicht ausfällt. Diese Funktionen wären während des zuvor erwähnten Stromausfalls im Jahr 2003 in den Vereinigten Staaten nützlich gewesen – derartige Technologie hätte die Schwere des Vorfalls abgemildert oder ihn sogar ganz verhindert, wenn die Belastung durch Klimaanlagen für ein bereits anfälliges System gesenkt worden wäre. Ganz klar: Hochgradig vernetzte Geräte und leistungsstärkere eingebettete Mikroprozessoren bieten endlose Möglichkeiten.
Diese Konzepte lassen sich auch auf Beleuchtungslösungen anwenden. Betrachten wir einige Infineon-Produkte, die in Sachen Beleuchtung wirklich extrem flexibel sind. CDM10v, die Coolest Dimming-Lösung, ideal für verschiedene Dimmanwendungen, ermöglicht eine Reihe von Konfigurationen. Insbesondere lassen sie sich als Ersatz für viele herkömmliche Komponenten nutzen und senken die Anzahl der Komponenten auf der Stückliste sowie den PCB-Raum, wodurch Designs weniger auffällig werden, die Nutzer bei gesenkter Gesamtnutzung aber dennoch das gewünschte Licht erhalten. Ähnlich bietet der einstufige ICL8105 Flyback-Controller weiche Übergänge zwischen den Betriebsmodi, und der IRS2982S verfügt über integrierten Hochvoltstart und Primärschaltungsschutz. Diese Controller implementieren eine Umwandlung der Flyback-Spannung mit weiten Eingängen, wodurch die Beleuchtung selbst bei Schwankungen im Stromnetz eingeschaltet bleibt.
Zudem kann die Beleuchtung bei Kombination mit Sensorlösungen auf unsere Anwesenheit und auf wechselnde Umgebungslichtbedingungen reagieren. Stellen Sie sich ein Beleuchtungssystem vor, das intuitiv weiß, wie viel und welche Art von Licht wir benötigen, dabei die Tageszeit in Betracht zieht und sowohl für die Arbeit als auch für die Erholung die ideale Beleuchtung bereitstellt. Diese Möglichkeiten bietet Infineon.
Ein intelligentes Zuhause bietet Potenzial, dabei dürfen wir aber nicht die Sicherheit außen vor lassen. Diese Systeme sind leistungsstark, bieten aber auch mehr Angriffsvektoren, die nicht gegen die Attacken begabter Personen immun sind, wenn diese das System kompromittieren wollen.
„Es genügt nicht, dass die zugrunde liegenden Technologien für vernetzte intelligente Geräte jetzt angepasst und global verfügbar sind; für ein sicheres, vernetztes Zuhause ist auch die Implementierung professioneller Anti-Hacker-Sicherheit zwingend nötig. Wenn ein Hacker sich über ein beliebiges intelligentes, vernetztes Gerät Zugriff auf eine Wohnung verschafft, kann daraus schnell ein massives persönliches Sicherheitsproblem werden. Hier trifft es nicht mehr zu, dass das schlimmste anzunehmende Szenario der Ausfall des Geräts ist. Jetzt geht es darum, dass eine Sicherheitsverletzungen zu einer Katastrophe für das gesamte Heimnetzwerk werden kann.“ – Karthi Gopalan, Infineon Technologies
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Und stellen Sie sich nur vor, dass jemand Geräte unter Volllast setzt und dadurch mit Absicht einen großflächigen Stromausfall verursacht oder das Stromnetz manipuliert, um die Frequenz- und Notstrom-Stationen zu kompromittieren, was 1999 in Brasilien geschah und wovon 97 Millionen Menschen betroffen waren – Sicherheit kann in der modernen intelligenten Stadt in Initiativen für einen intelligenteren Planeten nicht erst nachträglich bedacht werden.
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Umso besser, dass Innovatoren der Branche wie Infineon schnell auf Sicherheitsanforderungen reagieren. Sicherheitsebenen lassen sich zur Verhinderung nicht autorisierten Zugriffs implementieren, die Authentizität von Updates kann geprüft werden, und sensible Informationen sollten geschützt sein. Die Infineon OPTIGA™ Trust-Plattform hat zum Beispiel mehrere Sicherheitschips, die sich um einzigartige Anforderungen mit Bezug auf eingebettete Authentifizierung und Markenschutz kümmern, wodurch das intelligente Zuhause sicherer wird.
SICHERHEIT FÜR DAS VERNETZTE ZUHAUSE – QUELLE: INFINEON
Infineon hat sich zum Ziel gesetzt, das intelligente Zuhause der Zukunft zu schaffen, und geht als Reaktion auf den wachsenden Energiebedarf darüber hinaus, das Netz nur am Leben zu erhalten. Durch Entwicklung von Technologie, die für ein intelligenteres Zuhause optimiert ist, erhöht Infineon die Effizienz, senkt gleichzeitig die Auswirkungen auf die Umwelt und zerstreut Sicherheitsbedenken. Schaffen Sie eine intelligentere Zukunft mit intelligenten Lösungen von Infineon.
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Beitrag von Karthi Gopalan:
Karthi kam 2013 als Mitglied des Teams zur Generierung digitaler Nachfrage zu Infineon Technologies. Sie hat einen Master in Elektrotechnik von der Purdue University. Vor Infineon besetzte sie verschiedene Positionen im Bereich Mixed-Signal-Design, strategisches Marketing, Unternehmensinkubation und Entwicklung. Ihre Leidenschaft sind Technologieinitiativen mit weltweiter sozialer Bedeutung.