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Intelligente Stadt: Kontinuierliche Überwachung der Luftqualität durch innovative UPS-Lösungen

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Unsere Erfolgsgeschichte mit der VAISALA GmbH

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Die Digitalisierung der städtischen Infrastruktur ist der Schlüssel zur Verbesserung der Lebensqualität in modernen Smart Cities. Eine zentrale Säule dieses Wandels ist die hochauflösende Überwachung der Luftqualität. Um umfassende Daten zu generieren, müssen die Sensoren präzise, langlebig und vor allem autark sein. Ein gemeinsames Projekt von Vaisala und Bicker Elektronik zeigt am Beispiel der Stadt Darmstadt, wie eine wesentliche technische Hürde überwunden wurde: die diskontinuierliche Stromversorgung durch die Straßenbeleuchtung.

Die Herausforderung: Strom nur nachts
Um ein möglichst umfassendes Monitoring zu erreichen, wurden rund 40 Messstellen definiert. Um die unerschwinglichen Kosten für die Verlegung neuer unterirdischer Stromkabel zu vermeiden, sollten die Vaisala AQT530 Luftgütesensoren direkt an den vorhandenen Laternenmasten installiert werden. Das Problem dabei? Diese Masten führen nur einen 230-VAC-Strom, während die Straßenbeleuchtung nachts eingeschaltet ist.

Um jedoch rund um die Uhr gültige Datensätze zu erhalten, muss das System den ganzen Tag über ohne Unterbrechung arbeiten. Dies erforderte eine unterbrechungsfreie Stromversorgungslösung (USV), die Folgendes kann:

- Extreme Temperaturschwankungen (-20 bis +50 °C) aushalten kann.

- sich in kurzen Sommernächten schnell wieder auflädt, um die langen Tageslichtstunden zu überbrücken.

- Wartungsfreier Betrieb über eine Lebensdauer von mindestens 10 Jahren.

Die Lösung: Intelligente Pufferung mit LiFePO4-Technologie
Die Ingenieure von Bicker Elektronik erfüllten diese Anforderungen mit der UPSI-2406IP-38AC, einer maßgeschneiderten Lösung für den Außenbereich, die in einem robusten Aluminiumgehäuse der Schutzart IP65 untergebracht ist. Das Herzstück des Systems ist die Lithium-Eisen-Phosphat (LiFePO4)-Technologie.

Technische Höhepunkte:

- AC/DC-Umwandlung & Aufladen: Während der Nacht wandelt das System 230 VAC in 24 VDC um und versorgt den Sensor mit Strom, während es gleichzeitig den Energiespeicher mit hoher Kapazität auflädt.

- Nahtloser Übergang: Sobald die Straßenbeleuchtung morgens ausgeschaltet wird, trennt ein MOSFET-Schalter innerhalb von Mikrosekunden den Eingang. Der Energiespeicher versorgt dann den Sensor und das Gateway den ganzen Tag über unterbrechungsfrei mit Strom.

- Langlebigkeit & TCO: Mit bis zu 6.000 Ladezyklen und einer Lebensdauer von mehr als 10 Jahren bietet das System einen erheblichen Vorteil bei den Gesamtbetriebskosten (TCO) gegenüber herkömmlichen Blei-Gel-Batterien.

- Sicherheit: Die LiFePO4-Chemie ist außergewöhnlich stabil, so dass ein thermisches Durchgehen selbst unter rauen Außenbedingungen praktisch unmöglich ist.

Fazit und Vorteile
Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit ist eine kosteneffiziente und nachhaltige Lösung, die durch die Nutzung der bestehenden Beleuchtungsarchitektur teure Infrastruktur-Upgrades überflüssig macht.

"Durch die Zusammenarbeit mit Bicker Elektronik haben sich völlig neue Möglichkeiten eröffnet, unsere Messsysteme autonom im 24/7-Dauerbetrieb einzusetzen." > - Jens Dickau, Sales Manager Road Weather Systems, Vaisala GmbH

Dieses Projekt unterstreicht, dass der Erfolg von Smart City-Konzepten nicht nur von fortschrittlicher Sensortechnologie abhängt, sondern auch von intelligenten, robusten Stromversorgungslösungen, die sicherstellen, dass die Daten flüssig und zuverlässig bleiben.