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Energy Harvesting: Modifizierter WLAN-Router versorgt Sensoren mit Strom

Elektromagnetische Wellen können eine Energiequelle für ein Gerät sein. Warum nicht auch der WLAN-Router, dachten sich US-Wissenschaftler. Sie haben einen Router so modifiziert, dass er Sensoren drahtlos mit Strom versorgt.

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Power over Wi-Fi (Symbolbild): Strom gibt es nur bei Datenübertragung
Power over Wi-Fi (Symbolbild): Strom gibt es nur bei Datenübertragung (Bild: Qualcomm)

Internet der Dinge heißt ein Konzept für die Zukunft: Jedes Gerät bekommt Sensoren und wird vernetzt. Nur: Woher kommt der Strom für die Sensoren? Per Funk, sagen Forscher der Universität des US-Bundesstaates Washington in Seattle (UW).

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Power over Wi-Fi, Strom über WLAN, kurz PoWi-Fi, nennen die Wissenschaftler um Vamsi Talla ihre Technik. Die elektromagnetischen Wellen, mit denen Daten drahtlos übertragen werden, sollen die Sensoren mit Energie versorgen. Dazu werden die Sensoren mit einer entsprechenden Antenne ausgestattet.

Ohne Datenübertragung gibt es keinen Strom

Die Forscher platzierten einen so präparierten Temperaturfühler neben einem WLAN-Router. Das funktionierte: Wenn der Router sendete, lieferte er genug Energie, um einen Schwellenwert von 300 Millivolt zu überschreiten. Das Problem aber ist, dass WLAN-Router nicht kontinuierlich senden. Der Sensor hat also meistens keinen Strom.

Talla und seine Kollegen mussten also eine Lösung finden, um eine kontinuierliche Stromversorgung sicherzustellen. Diese sieht so aus: Sie programmierten die Chips so um, dass der WLAN-Router dauerhaft sendet. Überträgt er keine Daten, wird einfach Rauschen übertragen. Um die Datenübertragung nicht zu verlangsamen, geschieht das über benachbarte Kanäle.

Akku erhöht Reichweite

Der WLAN-Router kann den Temperaturfühler auf eine Distanz von sechs Metern mit Energie versorgen. Die Forscher statteten den Sensor zusätzlich mit einem kleinen Akku aus. Dadurch erhöhte sich die Reichweite auf rund neun Meter.

Danach testeten sie das System mit einem Kamerasensor, der für die Aufnahme eines 174 x 144 Pixel großen Schwarzweiß-Bildes 10,4 Millijoule benötigt. Ausgestattet mit einem Kondensator nahm die Kamera alle 35 Minuten ein Bild auf, dabei war sie etwa fünf Meter von dem Router entfernt. Als die Forscher den Kondensator durch einen Akku ersetzten, konnten sie die Kamera sogar sieben Meter vom Router entfernt betreiben.

Ein Akku wird drahtlos geladen

Das System kann auch dazu eingesetzt werden, den Akku eines Mobilgeräts zu laden: Die Wissenschaftler platzierten einen Fitness-Tracker in der Nähe des Routers. Es habe zweieinhalb Stunden gedauert, um den komplett leeren Akku zu 41 Prozent zu laden, schreiben die Forscher in einem Aufsatz, der als Preprint von dem Dokumentenserver Arxiv abrufbar ist.

Die Wissenschaftler starteten zudem einen Feldversuch: Sie statteten sechs Haushalte mit dem System aus, um zu zeigen, dass die Stromübertragung per WLAN nicht nur im Labor, sondern auch unter normalen Bedingungen funktioniert. Dabei habe sich gezeigt, dass es keine Einbußen bei der Übertragungsgeschwindigkeit gebe. Die Forscher machten allerdings keine Angaben dazu, ob die veränderten Router möglicherweise andere Funksignale, also etwa die Router der Nachbarn, beeinflussen.

Das Team der UW stellte vor einigen Jahren schon das System Ambient Backscatter vor: Dabei werden Sensoren ebenfalls durch elektromagnetische Wellen in der Umwelt mit Energie versorgt. Allerdings nutzt Ambient Backscatter alle möglichen Funkwellen, unter anderem von Rundfunksendern oder Mobilfunkbasisstationen.



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c322650 08. Jun 2015

Besser geeignet um Smart-Home-Sensoren zu versorgen wäre eine kleine PV-Zelle wie in...

Graveangel 05. Jun 2015

Ich denke nicht, dass das alltagstauglich ist. Zumal viele schon vor WiFi generell Angst...

TC 05. Jun 2015

Mobilfunk ist aber langwelliger als WLAN 2,4Ghz überträgt mehr Energie an Wassermoleküle...

das_mav 05. Jun 2015

Du hast also Angst davor, dass dein Nachbar über deinen WLan Router seinen Digital...


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