Alte Smartphones erhalten „Second-life“ als Recheneinheit für Energiemanagementsysteme

Alte Smartphones könnten als Recheneinheiten für Gebäudeenergiemanagementsysteme genutzt werden. So lassen die CO₂-Emissionen, die bei der Produktion von Energiemanagementsystemen anfallen, senken. Ein Forscher der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) präsentierte den Ansatz.

Wer kennt ihn nicht, den abstrakten Vergleich, dass die Mondlandung 1972 mit weniger Rechenleistung als ein Taschenrechner zur Verfügung hat, absolviert wurde. Warum sollte man also nicht mit der Rechenleistung alter Smartphones durchaus anspruchsvolle Aufgaben erledigen können? Moderne Smartphones haben Rechenleistungen, die der Apollo-Mission um einen Faktor von mehreren Hunderttausend übersteigen.

Einen ähnlichen Gedanken hatte auch der Empa-Forscher Hanmin Cai, als er einige alte Smartphones in seiner Schublade fand. Meist werden Smartphones wegen eines kaputten Bildschirms oder einer abgenutzten Batterie nach wenigen Jahren Benutzung ausgetauscht. Der Rechenchip, also die CPU, und die Speichereinheiten, die für Nutzung als Energiemanagement wichtig sind, sind hingegen größtenteils noch vollständig intakt.

„Wir alle kaufen uns etwa alle fünf Jahre ein neues Smartphone“, sagt Cai. „Dazu kommt, dass in den meisten Haushalten mehr als eine Person lebt. Die Ressourcen wären also zur Genüge vorhanden.“ Gelingt es, die CPU und den RAM-Speicher wieder zu nutzen, müssen diese Einheiten nicht neu für ein Energiemanagementsystem hergestellt werden. Das spart CO₂-Emissionen.

Cai installierte eine selbst programmierte Energiemanagementsoftware auf zwei alte Smartphones mit sechs und vier Gigabyte RAM. Die Smartphones wurden dann als Kontrolleinheit zur Bestimmung der Raumtemperatur in einigen Räumen auf dem Campus der Universität eingesetzt. Mit Erfolg. Die Rechenleistung der Telefone war ausreichend, um die Raumtemperatur innerhalb eines vordefinierten Komfortbereiches zu halten.

In einer zweiten Testreihe untersuchte Cai, mit welcher Verlässlichkeit das System einen Batteriespeicher Be- und Entladen konnte. Die Batterie wurde, gesteuert vom ausgedienten Smartphone, mit hoher Präzision entlang eines vordefinierten Verlaufs des Ladezustands gehalten. Die Abweichung von dem vordefinierten Verlauf betrug lediglich 0,02 bis 0,09 Prozent. Trotz leichter Abweichung zeigten die Tests ein zufriedenstellendes Ergebnis, sagt Cai. Für Anwendungen im Gebäudeenergiemanagement seien Abweichungen in dieser Größenordnung hinnehmbar.

Das System hat aber auch Grenzen. Zum Beispiel läuft die Kommunikation über eine Wlan-Schnittstelle, diese habe eine Verzögerung von rund einer Sekunde. Somit wäre das System in der aktuellen Form ungeeignet, um Netzdienstleistungen zu erbringen. Es sei aber möglich, eine zusätzliche Schnittstelle für Ethernet Kabel an dem Smartphone zu installieren, um dieses Problem zu überwinden.

Bevor die Idee auf dem Markt angewendet werden kann, müssen noch Fragen zu Sicherheit der Software und zur Skalierbarkeit des Systems beantwortet werden. Außerdem ist auch noch nicht klar, ob die gebrauchten Smartphones eine verkürzte Lebensdauer aufweisen.

Im nächsten Schritt will Hanmin Cai eine fundierte CO₂-Analyse der Emissionen über den gesamten Lebenszyklus des Smartphone-basierten Energiemanagements absolvieren, um die Vorteile gegenüber neuen Energiemanagementsystemen genau beziffern zu können.