Körperwärme macht Batterien überflüssig

10. Februar 2009, 08:20
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Mini-Spannungswandler für schwache Energiequellen entwickelt - Zunächst vor allem für Sensornetzwerke gedacht

Ingenieure am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS)  haben den weltweit ersten Spannungswandler entwickelt, der mit einer minimalen Eingangsspannung von nur 20 Millivolt auskommt. Das erlaubt, sparsame elektrische Geräte mit kleinsten aus der Umwelt gewonnen Energiemengen zu betreiben. Eine denkbare Energiequelle ist die mittels eines Thermogenerators in nutzbaren Strom umgewandelte Körperwärme. Das stellt MP3-Player in Aussicht, die weder an die Steckdose müssen noch Batterien benötigen. Schon jetzt ist es möglich, Sensornetzwerke energieautark zu betreiben, wie man am Fraunhofer IIS zeigt. "Wir haben bereits einen Demonstrator, bei dem die Temperatur gemessen und die Messugen über Funk übertragen werden", erklärt Peter Spies vom Fachgebiet Leistungsoptimierte Systeme gegenüber pressetext.

Aufbau

Der nur 1,5 mal 1,5 Millimeter große Spannungswandler ist in Verbindung mit Thermogeneratoren "überall dort von Interesse, wo es geringe Temperaturunterschiede gibt", meint Spies. Denn die Generatoren liefern dann sehr kleine Spannungen, die erst durch das neue Gerät in höhere, tatsächlich nutzbare Spannungen umgewandelt werden können. Schon bei zwei Grad Temperaturdifferenz etwa zwischen menschlicher Haut und Raumklima liefert der Spannungswandler in Verbindung mit einem vier Quadratzentimeter großen Thermogenerator so bis zu vier Milliwatt Leistung. Das reicht beispielsweise für den direkten Betrieb von autarken Sensornetzwerken etwa im Umwelt- oder Sicherheitsbereich aus. Auch andere schwache Energiequellen wie beispielsweise Solarzellen bei geringer Beleuchtung wären für den neuen Spannungswandler ausreichend.

Spannungen

Der winzige Spannungswandler ist als Teil eines Projekts entstanden, dessen Fokus auf Thermogeneratoren für die dezentrale Energieerzeugung in Sensornetzwerken liegt. In ein bis zwei Jahren oder eventuell schon früher könnten entsprechende Produkte den Markt erreichen. Doch es gibt auch andere mögliche Anwendungsfelder, unter anderem in der Medizintechnik. "Pulsmesser kann man definitiv schon mittels Thermogeneratoren betreiben", sagt Spies. Bei wirklich stromhungrigen Geräten wie MP3-Playern oder PDAs ist eine direkte Energieversorgung mithilfe geringer Temperaturunterschiede derzeit zwar noch nicht möglich. Jedoch wäre denkbar, die gewonnene Energie über einen längeren Zeitraum zum Aufladen eines Akkus zu nutzen. Mit immer effizienteren Lösungen zur Thermoenergiegewinnung könnten eines Tages sogar komplett batterielose MP3-Player Realität werden. (pte)

 

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    foto: iis
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