Bund der Energieverbraucher

Strom aus Wärme:
Thermoelektrische Stromerzeugung

Energy Harvesting - Drahtlos zum Strom

(14. Dezember 2009) Moderne Elektronik ist wissbegierig: Was ist los im Haus, im Auto, im Flugzeug? Zahllose Sensoren funken ihre Signale an die Zentrale. Dazu benötigen sie winzige Strommengen, den bislang Batterien oder Stromkabel liefern.

Künftig könnte jedoch die Umgebungsenergie den nötigen Strom lokal erzeugen: Das sogenannte Energy Harvesting oder das Ernten von Energie ist ein Forschungsschwerpunkt an vielen Universitäten und ein milliardenschwerer Wachstumsmarkt. Nutzbar sind Vibrationen, Temperaturunterschiede, elektromagnetische Felder, Luftströmungen oder mechanische Bewegungen. Auch in der Medizin sind diese Techniken wichtig.

Die Firma Enocean produziert schon heute drahtlose Sensoren für Gebäude: Drückt man den Lichtschalter, bewegt sich eine Spule durch ein Magnetfeld und erzeugt dadurch genügend Strom, um ein Funksignal zu senden und dadurch die Lampe anzuschalten - ein Kabel zwischen Lichtschalter und Lampe wird überflüssig.

Bereits 400.000 Gebäude sind mit dieser Technik ausgerüstet. In vielen Maschinen gibt es hunderte von Sensoren, die über Druck und Temperatur informieren - ein wichtiges Einsatzfeld für kabelfreie Lösungen.

Experten an der ETH Zürich haben soeben ein neues Herstellungsverfahren für die Nutzung von Temperaturunterschieden entwickelt. Es hat den Swisselectric Research Award bekommen. Dem 35-jährigen Ingenieur Wulf Glatz gelang es, thermoelektrische Materialien preisgünstig auf einer Folie aufzubringen. Die Herstellungskosten sinken um 90 Prozent. Damit könnte man künftig ein Handy mit eigener Körperwärme aufladen.

Ein Knopfdruck erzeugt den Strom für die Absendung eines Funksignals, das über den Knopfdruck informiert (PTM 200 von Enocean).

Strom aus Körperwärme

(12. September 2007) - Forscher vom Fraunhofer-Institut in Erlangen haben eine Methode entwickelt, um natürliche Körperwärme zur Energiegewinnung zu nutzen. Grundlage sind thermoelektrische Generatoren, kurz TEG, aus Halbleiterelementen. Die TEGs gewinnen elektrische Energie allein aus der Temperaturdifferenz zwischen heißer und kalter Umgebung.

Normalerweise sind Unterschiede von mehreren zehn Grad notwendig, um Strom zu erzeugen. Wärmedifferenzen, die natürlicherweise vorkommen, etwa die Differenz zwischen der Außentemperatur des menschlichen Körpers und der Zimmertemperatur, betragen jedoch meist nur wenige Grad. Mit solch geringen Unterschieden ließen sich bislang nur geringe Spannungen erzeugen, etwa 200 Millivolt. Für den Betrieb elektronischer Geräte sind jedoch mindestens ein bis zwei Volt erforderlich.

Die Forscher haben deshalb Schaltungen entwickelt, die mit 200 Millivolt auskommen. Sie kombinierten dazu verschiedene Bauteile in einer neuen Weise und entwickelten so elektronische Systeme, die keine interne Batterie benötigen, sondern allein aus der Wärmedifferenz ihre Energie beziehen. Es existieren bereits Schaltungen, die bei 50 Millivolt "anschwingen", wie es in der Fachsprache heißt.

Die Stromerzeugung aus Wärme lässt sich überall dort nutzen, wo eine Temperaturdifferenz auftritt - sei es am menschlichen Körper, an Heizungen zur Kalkulation der Heizkosten, zur Überwachung der Kühlkette beim Transport gekühlter Güter oder in Klimaanlagen.