Energy Harvesting

Beim Tippen Strom erzeugen

Australische Forscher haben ein serientaugliches Verfahren entwickelt, um piezoelektrische Dünnfilmgeneratoren günstig herzustellen. Künftig könnten solche Systeme beispielsweise in die Tastatur integriert werden und beim Tippen Strom erzeugen.

Schluss mit leeren Akkus - künftig erzeugt der Nutzer den Strom für sein mobiles Gerät selbst auf der Tastatur. Forscher am australischen Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) und an der australischen Nationaluniversität in Canberra, der Australian National University, haben eine dünne Folie entwickelt, die Strom produziert, wenn Druck darauf ausgeübt wird.

Neue Kombination

In einem Aufsatz im deutschen Fachmagazin Advanced Functional Materials beschreiben die Forscher um Madhu Bhaskaran vom RMIT, wie sie bereits vorhandene Elemente kombinierten und so einen Fortschritt beim sogenannten Energy Harvesting erzielten: Sie haben ein piezoelektrisches Material genommen und daraus mit bekannten Produktionsverfahren einen sehr dünnen Film erzeugt.

Das Ergebnis ist ein piezoelektrischer Dünnfilmgenerator, der für viele Zwecke eingesetzt werden kann. Er könnte beispielsweise auf einer Tastatur Strom für einen Laptop erzeugen oder in einem Schuh untergebracht werden und beim Laufen den Akku des MP3-Players oder des Mobiltelefons laden. Auch medizinische Anwendungen sind denkbar. So könnte das System als Stromlieferant in einem Herzschrittmacher eingesetzt werden, der über den Blutdruck betrieben wird.

Geeignet für die Massenfertigung

Energy Harvesting bei Nanomaterialien auf der Basis des piezoelektrischen Effekts sei schon zuvor gezeigt worden, erklären die australischen Wissenschaftler. Aber solche Strukturen herzustellen sei schwierig und deshalb nicht unbedingt für eine Massenfertigung geeignet. Mit dem von ihnen entwickelten Verfahren soll es möglich sein, günstig zuverlässige piezoelektrische Materialien herzustellen, die einfach in alle möglichen Geräte integriert werden können.

Bisher sei es schwierig gewesen, den Druck zu berechnen, der ausgeübt werden muss, um ein bestimmtes Quantum an elektrischer Energie zu erzeugen, erklärt Bhaskaran. Das habe bisher den kommerziellen Einsatz von piezoelektrischen Dünnfilmgeneratoren behindert. "Das ist das erste Mal, dass wir sagen können, dass ein bestimmter Druck ein bestimmtes Maß an Spannung oder Strom erzeugt", sagte die RMIT-Forscherin dem australischen Online-Wissenschaftsnachrichten-Angebot The Conversation. Noch ist das System jedoch nicht leistungsfähig genug. Daran wollen die Forscher als Nächstes arbeiten. In zwei bis drei Jahren könnten solche Folien als Massenprodukt erhältlich sein, schätzt Bhaskaran.

Strom aus der Umgebung

Energy Harvesting werden Verfahren genannt, bei denen Strom aus der Umgebung eines Gerätes erzeugt wird, etwa durch Vibrationen, Temperaturunterschiede, Luftströmungen und mechanische Bewegungen.

Dabei gibt es viele Varianten. Ein kanadischer Forscher etwa hat vor einigen Jahren einen Generator entwickelt, der aus den Bewegungen des Knies Strom erzeugt. Ein Team der TU Chemnitz will aus Kaubewegungen elektrische Energie für Hörgeräte gewinnen. US-Studenten haben einen Stoßdämpfer konstruiert, der nicht nur für ruhiges Fahren sorgt, sondern auch die abgefangenen Stöße noch in elektrische Energie umwandelt. In Kalifornien sollen künftig die Vibrationen, die Autos auf der Straße erzeugen, in elektrische Energie umgewandelt werden.