Sie benutzen einen veralteten Browser. Bitte updaten Sie Ihren Browser oder aktivieren Sie Chrome Frame um die Darstellung zu verbessern.

Um den vollen Funktionsumfang dieser Webseite zu erfahren, benötigen Sie JavaScript. Eine Anleitung wie Sie JavaScript in Ihrem Browser einschalten, befindet sich hier.

Energy Harvesting

Kleine Menge, große Wirkung

Der Mensch wird immer mobiler, seine elektrischen Begleiter wie iPod, Handy & Co brauchen aber Strom. Energy Harvesting ist eine Methode, diesen zu ernten.

Kleine Menge, große Wirkung Kleine Menge, große Wirkung
energlobe.de, Niels Schröder

Sed ut perspiciatis unde omnis iste natus error sit voluptatem accusantium doloremque laudantium, totam rem aperiam, eaque ipsa quae ab illo inventore veritatis et quasi architecto beatae vitae dicta sunt explicabo. Nemo enim ipsam voluptatem quia voluptas sit aspernatur aut odit aut fugit, sed quia consequuntur magni dolores eos qui ratione voluptatem sequi nesciunt.

Neque porro quisquam est, qui dolorem ipsum quia dolor sit amet, consectetur, adipisci velit, sed quia non numquam eius modi tempora incidunt ut labore et dolore magnam aliquam quaerat voluptatem. Ut enim ad minima veniam, quis nostrum exercitationem ullam corporis suscipit laboriosam, nisi ut aliquid ex ea commodi consequatur?

Quis autem vel eum iure reprehenderit qui in ea voluptate velit esse quam nihil molestiae consequatur, vel illum qui dolorem eum fugiat quo voluptas nulla pariatur? At vero eos et accusamus et iusto odio dignissimos ducimus qui blanditiis praesentium voluptatum deleniti atque corrupti quos dolores et quas molestias excepturi sint occaecati cupiditate non provident, similique sunt in culpa qui officia deserunt mollitia animi, id est laborum et dolorum fuga. Et harum quidem rerum facilis est et expedita distinctio. Nam libero tempore, cum soluta nobis est eligendi optio cumque nihil impedit quo minus id quod maxime placeat facere

Stellen Sie sich vor, ihr Handy muss nie mehr an die Steckdose, weil es sich über ihre Körperwärme selbst aufladen kann. Oder dass Sie die Akkus eines MP3-Players beim Joggen durch ihre Laufbewegung auffüllen können – Forscher weltweit arbeiten daran, dass dies alltäglicher Standard wird.

Die Forschung im Bereich „Energy Harvesting“ – so heisst das Prinzip, dass Energie aus der Umgebung als Stromquelle nutzt – ist jedenfalls vielfältig. Da der Bedarf an Energie wächst, gewinnt auch die Suche nach energieautarken Lösungen immer mehr an Bedeutung. Die Windkraft und Photovoltaik sind die wohl prominentesten Beispiele dafür, wie aus der Umgebung Strom gewonnen wird. Solarbetriebene Taschenrechner oder Armbanduhren gibt es schon lange. Solarhandys sind ebenfalls auf dem Markt, doch viele der mobilen Telefone können noch nicht mit dem Komfort und der Leistung gängiger, akkubetriebener Modelle mithalten. Viel aussichtsreicher scheint die Energieausbeute im Kleinen: Forscher und Entwickler des „Micro Energy Harvesting“ liefern immer mehr Lösungen für die Versorgung von Kleingeräten, die ohne Batterien und Kabel auskommen. Ist da eine technische Revolution im Anmarsch?

Auf diesem Markt passiert was

Unlängst gelang es französischen Forschern vom Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung in Paris, chemische Energie der Photosynthese in elektrische Energie umzuwandeln. Im englischen Gloucester betreibt die Supermarktkette Sainsbury’s ihre Kassen mit Strom, den die Kunden erzeugen, wenn sie über spezielle Bodenplatten auf den Parkplatz fahren. Am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS in Erlangen wendet man ebenfalls die Energie-Ernte in Minisystemen an. Die Ingenieure entwickelten einen nur wenige Millimeter kleinen Spannungswandler, der mit 20 Millivolt arbeitet. Mit diesen sehr kleinen Spannungen kann der Wandler zusammen mit einem Thermogenerator mehrere Milliwatt Energie liefern.

Aus Körperwärme wird Strom: Wie das? Der Thermogenerator nutzt Temperaturunterschiede wie beispielsweise die zwischen Raum- und Körpertemperatur. Je höher der Temperaturunterschied, desto größer die Spannungen. Diese kann der Spannungswandler in größere, nutzbare Spannungen transformieren und so drahtlose Funk-Sendeempfänger, Sensoren oder Displays versorgen. „Mit Solarzellen oder Brennstoffzellen könnte er einen MP3-Player oder PDA betrieben“, prognostiziert Peter Spies, Ingenieur und Teilprojektleiter am IIS. Er rechnet damit, daß die Technologie in fünf Jahren ausgreift und marktfähig ist.

Intelligente Pflaster und fühlende Wände

Im medizinischen Bereich sind die intelligenten Mini-Systeme schon im Einsatz: Zum Beispiel beim Pulsoxiometer. Das kabellose Gerät, dass ohne Pieksen den Sauerstoffgehalt des Blutes und die Herzfrequenz des Patienten mißt, kommt dank der Energy Harvesting Methode ohne Batterien aus. Der Thermogenerator, ebenfalls eine Entwicklung der Erlanger Ingenieure, macht die Batterie im Pulsmesser überflüssig, denn er wird lediglich über die Körperwärme des Patienten betrieben.

Das Minikraftwerk, dass noch nicht einmal die Größe eines Münze erreicht, kann auch in ein Pflaster eingebaut werden und Mediziner in Echtzeit über den Zustand einer Wunde informieren. Die Technik aus dem intelligenten Pflaster arbeitet mit thermoelektrischen Generatoren. Das Ganze funktioniert aber auch über die Energie aus Vibrationen oder Temperaturunterschieden. Die intelligenten Sensoren können in Gebäudewände oder an Brücken eingesetzt werden, um deren Zustand zu überwachen. „Das ‚Condition Monitoring’, also die Beobachtung von Betriebszuständen und Prozessen, gewinnt an Bedeutung“, so Peter Spies. „Insbesondere bei der Überwachung von Maschinen und ‚intelligenten’ Werkzeugen in der Fertigungstechnik steigt die Nachfrage“.

Im Kommen: Condition Monitoring und Gebäudeautomation

Schon lange auf dem Markt ist die Technologie von EnOcean. Das Unternehmen mit Sitz in Oberhaching bei München produziert und vertreibt Funksensorlösungen für den Einsatz in Gebäuden und Industrieanlagen. Herzstück der EnOcean-Technologie sind Schaltersysteme, die allein über einen Tastendruck aktiviert werden, um ein Funksignal an Sensoren senden: sie können via Funk beispielsweise das Licht anmachen oder die Heizung bei offenem Fenster automatisch ausschalten. Die cleveren Helferlein aus Oberhaching werden in immer mehr Produktlösungen integriert und sind auf dem besten Weg zum internationalen Standard.

Bis auch das energieautarke Handy Standard in unserem Alltag wird, dauert es noch ein wenig. Hoffentlich nicht mehr allzulange.

Weitere Informationen:

Informationen, aktuelle Studien und Forschungsergebnisse zum Thema im Energy Harvesting Journal.

»DIE KRISE DER IDEE VON EINER WELTORDNUNG

(IST) DAS ULTIMATIVE INTERNATIONALE

PROBLEM VON HEUTE«

Henry Kissinger,„World Order”, August 2014