24.07.2017

TU Graz arbeitet an IoT-Chips ohne eigene Stromversorgung

An der TU Graz wird an der Nutzung von RFID-Chips für das Internet der Dinge (IoT) gearbeitet. Sie kosten in der Produktion nur ein paar Cent und brauchen keine eigene Stromversorgung.
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(c) fotolia.com - Albert Lozano-Nieto: RFID-Chips sollen bald im IoT eingesetzt werden.

Im Alltag begegnen sie einem bereits andauernd: RFID-Chips sind einfache elektronische Bauteile, die etwa als Aufkleber zum Diebstahlschutz in Geschäften, als elektronische Liftkarten für Ski-Lifte oder in Reisepässen eingesetzt werden. „Passive Radiofrequenz-Identifikationsetiketten“, so der Fachausdruck im Deutschen, sind rudimentäre Computer, dünn wie eine Folie, die über keine eigene Stromversorgung verfügen. Sie werden allein über die Energie gespeist, die sie mittels Antenne empfangen. Typische Kosten in der Produktion: ein paar Cent. An der TU Graz wird nun, vom Wissenschaftsfonds FWF finanziert, erforscht, wie sich RFID-Chips für das Internet der Dinge (IoT) nutzen lassen – einen Prototypen gibt es bereits. Die größte Herausforderung: Wie gewährleistet man die Sicherheit?

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Vom abgeschlossenen Bereich ins offene System

(c) SFG: Hannes Groß

„Die Vision des Internet der Dinge, so wie wir es verstehen, ist, Computern die Fähigkeit zu verleihen, die Umgebung wahrzunehmen“, sagt Hannes Groß von der TU Graz. „Man stattet die Umgebung mit Sensoren aus, bindet sie an Computer an und verwendet das zur Prozessoptimierung.“ RFID-Chips, auch „Tags“ genannt, seien dafür besonders geeignet, so Groß. Bisherige Anwendungen von RFID-Tags seien aber nur für abgeschlossene Bereiche wie Logistikzentren oder eben Kaufhäuser konzipiert. Von IoT könne man hier noch nicht reden, sagt Groß. „Wir wollten ein offenes Internet der Dinge mit RFID-Tags gestalten und haben uns angesehen, welche Sicherheitslösungen dafür nötig sind.“ Denn in einem offenen System bestünden weitere Risiken.

Kryptografische Lösungen für Sicherheitsrisiken

Groß nennt mehrere Beispiele für Anwendungen, bei denen Sicherheit kritisch ist. Ein Bereich ist die Authentifizierung, wie etwa für Reisepässe oder berührungslose Schlüssel bei Autos. Ein RFID-Tag, der diese Aufgaben übernimmt, muss fälschungssicher sein. Ein anderer Bereich ist Privatheit: Hier geht es darum, dass der Tag Informationen nur jemandem weitergibt, dem er vertraut. All diese Dinge sind aus anderen Bereichen der Computersicherheit bekannt und es gibt kryptografische Lösungen dafür. „Die Anforderungen sind aus kryptografischer Sicht ähnlich wie für ein Handy“, sagt Groß.

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Tags müssen sich selbst schützen können

Der Unterschied liege in der begrenzten Leistung der RFID-Tags. „Weil die Tags mit so wenig Leistung auskommen müssen, versucht man normalerweise, möglichst viel Funktionalität auf das Lesegerät auszulagern.“ RFID-Tags funktionieren nur in Kombination mit speziellen Lesegeräten – in Kaufhäusern etwa gut sichtbar am Ausgang montiert, wo sie Alarm schlagen, wenn ein Tag zu nahe kommt. Damit die Tags nicht mit jedem beliebigen Lesegerät, etwa dem eines Angreifers, sensible Informationen austauschen, müssen sie sich selbst schützen können. Ein Auslagern der Berechnungen ist also nicht möglich. „Wir müssen alle kryptografischen Berechnungen auf dem Tag durchführen, obwohl dort kaum Leistung zur Verfügung steht“, erklärt Groß.

Chip-Größe und Rechen-Dauer als Herausforderungen

Das hat verschiedene Konsequenzen: „Jede Sicherheitsmaßnahme macht den Chip größer und teurer“, sagt Groß. Ein weiterer Faktor ist die Rechenzeit. „Wir können mit relativ wenig Leistung kryptografische Verfahren rechnen, indem wir sie auf einfache Einzelschritte herunterbrechen, sodass der Chip nur wenige Dinge auf einmal rechnet. Die investierte Zeit wird dabei aber immer größer“, so Groß. All das ist entscheidend für die Praxistauglichkeit der Technologie. Groß und seine Gruppe haben verschiedene gängige Sicherheitsprotokolle analysiert und ihre Anwendung auf RFID-Tags untersucht. „Wir haben verschiedene Angriffsszenarien durchgespielt, analysiert und uns Gegenmaßnahmen angesehen“, so Groß.

„Noch eine Weile bis zur Praxistauglichkeit“

(c) IAIK TU Graz: Der „Pioneer“

Zur Demonstration wurde ein Prototyp eines RFID-Tags entwickelt – der „Pioneer“. Er kommuniziert über ein Standard-Protokoll für sogenannte „Virtual Private Networks“ (VPN) mit einem Server im Internet. Das Protokoll wurde so adaptiert, dass es sich nahtlos in die bestehende Internet-Infrastruktur einfügt und zusätzlich die Anonymität der Tags wahrt. Der Prototyp verfügt über Sensoren und kann die damit aufgenommenen Daten verschlüsselt verschicken. Bis zur Praxistauglichkeit werde es noch eine Weile dauern, so Groß. Wie wichtig das Thema ist, zeigt die Kritik, mit der die RFID-Technologie zuweilen konfrontiert ist, und die sich auf den fehlenden Schutz der Tags konzentriert. Diese führe zu Datenschutzproblemen, heißt es. Mit den neuen Lösungen ließen sich diese Bedenken ausräumen. (PA/red)

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Ein Elektrobus der Belgrader Verkehrsbetriebe lädt an einer Schnellladestation von Siemens. | (c) Alexandra Polic

Belgrad steht. Auto an Auto schiebt sich durch die Stadt, dazwischen fahren Busse, die ihr erstes Leben woanders verbracht haben: in Deutschland oder in Österreich zum Beispiel. Manche tragen noch die alten Aufkleber. „Notausstieg” steht da auf Deutsch auf einem Fenster, mitten in Serbiens Hauptstadt.

Es verwundert also wenig, dass einem in neun Tagen in Serbien nur eine einzige Haltestelle mit E-Bussen auffällt. Immerhin gab es die zu Lebzeiten der nun serbischen Busse in deutschsprachigen Ländern kaum. Aufhalten lassen sich ausländische Firmen dadurch nicht. In Belgrad verkauft etwa der chinesische Konzern BYD Elektroautos. Nur: Auf der Straße sieht man kaum welche. Trotzdem sollen ausgerechnet hier, in einem Land mit fossilem Antrieb, neue Wasserstoffprojekte entstehen, gefördert aus europäischen Ländern, zum Teil sogar aus Mitteln der EU. Woran liegt das?

Europas große Wette auf grünen Wasserstoff

Zum einen drängen die Ziele: Bis 2030 will die EU zehn Millionen Tonnen grünen Wasserstoff selbst produzieren und ebenso viel importieren. So steht es im REPowerEU-Plan. Es ist eines der ambitioniertesten industriepolitischen Vorhaben der Union und ein zentrales Werkzeug, um im Wettbewerb mit den USA und China zu bestehen. Der Draghi-Report 2024 nennt hohe Energiekosten und Importabhängigkeit als Hauptgrund, warum Europas Industrie zurückfällt. Seine Forderung: dekarbonisieren.

Grüner Wasserstoff kann dabei helfen. Er funktioniert dort, wo direkte Elektrifizierung an Grenzen stößt, etwa in Stahl, Chemie, Schifffahrt und Schwerlastverkehr, und ersetzt fossile Importe. Er ist Klima-, Industrie- und Souveränitätspolitik in einem. Hergestellt wird er in Elektrolyseuren: Anlagen, die Wasser mithilfe von Strom in Wasserstoff und Sauerstoff spalten. Grün ist er nur, wenn der Strom aus erneuerbaren Quellen wie Wind, Sonne oder Wasserkraft stammt.

Aber der Hochlauf stockt. Die Produktion ist teuer, die Infrastruktur fehlt. 2024 waren in der EU laut European Hydrogen Markets Monitoring Report 308 Megawatt Elektrolysekapazität installiert. Vorgesehen waren 6.000. Bis 2030, so sieht es die EU-Wasserstoffstrategie vor, sollen es 40.000 werden.

Serbien: Ein Kandidat ohne Plan

Während Spanien als Vorreiter gilt und in Österreich mit 140 Megawatt die bisher größte Elektrolyseanlage des Landes entsteht, versuchen europäische Akteure auch den serbischen Markt zu erschließen. Dabei fehlt Serbien bis heute eine nationale Wasserstoffstrategie.

Politisch ist das Land seit 2012 EU-Beitrittskandidat und aktuell so weit von einer Mitgliedschaft entfernt wie lange nicht. Im jüngsten Fortschrittsbericht attestierte die EU-Kommission Serbien das schlechteste Zeugnis aller Kandidaten, die Reformen seien zum Stillstand gekommen. Proteste, Korruptionsvorwürfe und Neuwahlen Ende Oktober halten das Land in Aufruhr. Kann aus einem Beitrittskandidaten ohne Strategie ein Energiepartner werden? Und was heißt das für alle, die dort investieren wollen?

Im Navigator Business Center in Novi Beograd sind zahlreiche Unternehmen und Startups angesiedelt. | (c) Alexandra Polic

Keine Nachfrage für Wasserstoff

„Alle vier Jahre wird Wasserstoff zum wichtigsten Thema, und dann verschwindet er wieder von der Agenda. Gerade sind wir eher unten auf der Kurve. Die Investitionen rund um Wasserstoff sind so niedrig wie seit Jahren nicht”, sagt Rahul Mishra, Co-Founder von The Energy Bridge. Die Wiener Plattform bringt Forscher:innen, Unternehmer:innen und Investor:innen zusammen. „Serbien ist auf jeden Fall ein interessanter Ort für erneuerbare Energien. Was grünen Wasserstoff betrifft, bin ich mir allerdings nicht so sicher”, sagt Mishra. Grüner Wasserstoff mache nur dort Sinn, wo es bereits einen hohen Anteil an erneuerbarer Energie gebe.

Aber von Serbiens heimischer Energieproduktion entfielen laut Daten der Internationalen Energieagentur (IEA) 2024 rund 70 Prozent auf fossile Brennstoffe, während Sonne, Wind und andere Erneuerbare zusammen nur etwa 1,4 Prozent beitrugen. Damit fehlt genau die Voraussetzung, die Mishra nennt. Dazu kommt ein Richtungswechsel in Brüssel: Mit ihrem im Juli präsentierten Elektrifizierungsplan setzt die EU-Kommission stärker auf Strom als auf Wasserstoff.

Tiefschwarz

Viele Menschen in Serbien sagen unabhängig voneinander das Gleiche: dass das Land tiefschwarz ist. Schwarz steht in diesem Fall für Kohle. Wasserstoff ist in Serbien ein Thema für einen kleinen Kreis von Fachleuten. Selbst manche Institutionen zeigten sich auf Anfrage überrascht, dass es solche Projekte im Land gibt. Das serbische Energieministerium hat auf Anfragen nicht reagiert.

Warum Projekte feststecken

Dabei haben in den vergangenen Jahren vor allem deutsche Firmen versucht, den serbischen Wasserstoff-Sektor aufzubauen. Laut Informationen der Deutsch-Serbischen Wirtschaftskammer (AHK) steckt ein Pilotprojekt gerade wegen regulatorischer Probleme in der Planung fest. Selbst für Pilotprojekte fehlen also Verordnungen, etwa zur Sicherheit.

Erst im Jänner hat Serbien ein nationales Gesetz zu CO₂-Emissionen eingeführt, das dem EU-Emissionshandel entsprechen soll. Wasserstoff fehlt darin, obwohl er unter den EU-Grenzausgleich CBAM fällt. Die Kammer hatte dessen Aufnahme in der öffentlichen Konsultation gefordert, blieb damit aber erfolglos.

Viele Ankündigungen, wenig Umsetzung

Ilija Batas-Bjelić forscht am Institut für Technische Wissenschaften der Serbischen Akademie der Wissenschaften und Künste (SANU). Er modelliert Energiesysteme, mit dem seines Landes hat er sich umfassend auseinandergesetzt. Sein Fazit: „Im Grunde gibt es hier kein System.” Ein echtes Energiesystem verbindet viele verschiedene Komponenten zu einem funktionierenden Ganzen: Kraftwerke, Netze, Verbraucher:innen sowie unterschiedliche Sektoren wie Strom, Wärme und Transport. In Serbien fehlt diese Verzahnung bisher.

Laut Batas-Bjelić liegt das Land in der Energiewende rund zwanzig Jahre zurück, weil Kohle für das Finanzministerium die zentrale Einnahmequelle bleibt und notfalls sogar importiert wird. Das Energieministerium habe zwar viel Arbeit in Regulierung und Gesetzgebung gesteckt, aber für die Umsetzung fehle alles: das Geld, das Fachpersonal und die Infrastruktur. „Es gibt viele Ankündigungen, aber es passiert nichts”, sagt er.

Wer trotzdem baut

„Generell halte ich Wasserstoff für diese Region für etwas zu teuer”, sagt der Forscher. „Von Fall zu Fall kann sich Wasserstoff wirtschaftlich lohnen und für Banken finanzierbar sein”, erklärt er. Den Anstoß erwartet er vor allem von kleineren Unternehmen. Solarstrom und PV-Anlagen seien billig, die Gasversorgung bleibe unsicher. Wer eine eigene PV-Anlage betreibt, könne damit auch vor Ort Wasserstoff erzeugen.

Die Theorie bestätigt sich in der Praxis. Nach Informationen aus dem Umfeld der deutschen Entwicklungsbank KfW kommt derzeit nur ein Wasserstoffprojekt im Land wirklich voran: das eines privaten Transportunternehmens nahe Belgrad. Es will Strom aus einer eigenen Solaranlage in Wasserstoff für die eigenen Lkw umwandeln, die Tankstelle soll bis Mitte 2027 in Betrieb gehen. Das Projekt ist aus Eigenmitteln finanziert. Der Aufwand für Förderungen stand in keinem Verhältnis zur Summe. Wer in Serbien auf Wasserstoff setzt, ist bisher auf sich allein gestellt. Aber was heißt das für jemanden, der investieren will?

Wo der Markt wirklich liegt

Die Gesprächspartner:innen zeigen alle in dieselbe Richtung, und sie zeigt nicht auf Wasserstoff. Batas-Bjelić beobachtet, dass derzeit ausschließlich kleine Solarprojekte tatsächlich gebaut werden, während größere Vorhaben liegen bleiben, und erwartet den Anstoß von Unternehmen selbst. Wer in Serbien in Erneuerbare investieren will, muss also kleiner denken: bei Anlagen für den Eigenverbrauch von Betrieben.

Die Deutsch-Serbische Wirtschaftskammer verweist auf eine konkrete Lücke, die auch für österreichische Investor:innen interessant sein könnte: Deutsche Firmen haben in Serbien längst selbst Photovoltaik installiert und ihre Prozesse optimiert, um auf das CO₂-Grenzausgleichssystem CBAM der EU vorbereitet zu sein. Ihre kleineren serbischen Zulieferer haben das nicht. Deren Emissionen schlagen nämlich auf die Klimabilanz ihrer internationalen Abnehmer durch. Und genau dort sei Raum für Investitionen.

Für alle Bereiche rät Daniel Schaub von The Energy Bridge, lokale Akteure einzubeziehen. „Wenn die Community rund um ein Projekt dagegen ist, wird es mit hoher Wahrscheinlichkeit scheitern. Die Community einzubinden, senkt dieses Risiko, und das ist bei Investitionen wichtig.” Wissenstransfer und lokale Arbeitsplätze gehören für ihn dazu.

Bei grünem Wasserstoff ist Serbien noch nicht so weit. Wer dort trotzdem investieren will, sollte beim Fundament anfangen, gemeinsam mit den Menschen vor Ort.


Dieser Beitrag ist im Rahmen von „eurotours 2026″ entstanden, einem Projekt des Bundeskanzleramts, finanziert aus Bundesmitteln.

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