Energy Harvesting: MIT-Forscher entwickeln Dreifachgenerator

Forscher am MIT haben einen Energy-Harvesting-Generator entwickelt, der über den piezoelektrischen, den photovoltaischen und den thermoelektrischen Effekt Strom erzeugt. Das System soll verschiedene Sensoren mit Energie versorgen.

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Energy Harvesting: Strom aus Licht, Vibrationen, Wärme
Energy Harvesting: Strom aus Licht, Vibrationen, Wärme (Bild: Christine Daniloff)

Energy Harvesting nennt sich die Stromerzeugung aus der Umgebung. Ein Generator erzeugt Strom beispielsweise durch den piezoelektrischen Effekt oder per Photovoltaik. Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein System entwickelt, das mehrere Energieformen in elektrische Energie wandelt.

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Die MIT-Forscher um Anantha Chandrakasan haben einen Energy-Harvesting-Generator entwickelt, der mehrere Quellen nutzt, um Strom zu erzeugen: Er wandele Sonnenlicht, Vibrationen und Wärme in elektrische Energie, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift IEEE Journal of Solid-State Circuits.

Mehrere Energiequellen zu nutzen, sei beispielsweise von Vorteil, wenn ein Sensor, der in der Natur ausgebracht sei, mit Strom versorgt werden müsse, erklären die Forscher. Allerdings ergeben sich daraus auch einige Schwierigkeiten: So erzeugt ein thermoelektrisches System 0,02 bis 0,15 Volt. Ein Photovoltaikmodul schafft 0,2 bis 0,7 Volt, ein piezoelektrischer Generator bis zu 5 Volt.

Stromsparendes Steuersystem

Die Forscher haben ein Steuersystem entwickelt, das diese verschiedenen Ausgaben zusammenbringt, statt einfach nur jeweils einen der drei Generatoren anzuzapfen. Wichtig war dabei, den Steuerschaltkreis so zu gestalten, dass er selbst möglichst wenig Energie aufnimmt.

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Ein Sensor kann auf zwei verschiedenen Wegen gespeist werden: Zum einen kann der Generator ihn direkt mit dem nötigen Strom versorgen. Das System verfügt zum anderen über einen kleinen Energiespeicher, der die überzählige elektrische Energie aufnimmt.

Sensoren im Körper oder in der Natur

Mögliche Anwendungen für das System sind nach Angaben der Entwickler zum Beispiel biomedizinische Sensoren, die die Herzaktivitäten oder den Blutzucker überwachen, oder Sensoren, die in der Umwelt ausgebracht werden, etwa um die Belastungen von Brücken oder Rohrleitungen zu messen.

Chandrakasan hat sich bisher unter anderem mit der Entwicklung von besonders energiesparenden Chips beschäftigt.

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