Energy Harvesting: Strom aus der Umgebung

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Ob Wärme, Bewe­gung oder Licht – Energie umgibt uns in den unter­schiedlich­sten For­men. Fast alles lässt sich per Ener­gy Har­vest­ing in kleine Stromquellen umwan­deln. Kön­nte sie so ausse­hen, die Energiegewin­nung der Zukun­ft?

Elektrizitaet

Man muss kein Visionär sein, um zu erken­nen, dass die Energiewende unumgänglich ist: Die Rohstoffe wer­den immer knap­per und das Ver­bren­nen fos­siler Energi­eträger befeuert den Kli­mawan­del, wie kaum etwas anderes. Energiebe­d­ingte Abgase machen etwa 85 Prozent der deutschen Treibhausgas-Emissionen aus. Forsch­er und Entwick­ler auf der ganzen Welt tüfteln seit Jahren an neuen Ideen, wie Strom alter­na­tiv gewon­nen wer­den und Energie bess­er genutzt wer­den kann. Denn die Energie auf der Erde ver­schwindet nicht ein­fach, sie wird nur in eine andere Form umge­wan­delt. Und genau hier knüpft Ener­gy Har­vest­ing an. Die Idee, die dahin­ter steckt, ist (elek­tro­n­is­che) Energie ein­fach aus der unmit­tel­baren Umge­bung zu „ern­ten“. Zum Beispiel aus der Luft, Wärme, im Licht oder aus unseren Bewe­gun­gen.

Energy Harvesting – die alternative Energiegewinnung:

Was ist Energy Harvesting?

Bewegung Zur Energieerzeugung Nutzen

Es gibt nicht DAS Ener­gy Har­vest­ing, son­dern es han­delt sich dabei immer um eine Vielzahl an möglichen Tech­nolo­gien, mit denen sich elek­trische Energie aus der Umge­bung nutzen lässt. Als erstes benutzte der Wis­senschaftler Joe Par­adiso den Begriff des Ener­gy Har­vest­ings. Im Jahr 1998 stellte er einen Jog­gingschuh vor, der mit jedem Schritt elek­tro­n­is­che Impulse erzeu­gen kon­nte. Zwar wurde der Schuh nie in Serie ange­fer­tigt, doch die Idee, die Energie zu nutzen, die bei ver­schiede­nen physikalis­chen, chemis­chen oder biol­o­gis­chen Prozessen entste­ht, war geboren und wurde in den fol­gen­den Jahren weit­er­en­twick­elt. Der Vorteil dieser ganz neben­bei pro­duzierten Energie liegt auf der Hand: Sie ist kosten­los, kli­mafre­undlich und darü­ber hin­aus auch noch völ­lig unab­hängig. Das Prinzip, das let­z­tendlich hin­ter Ener­gy Har­vest­ing steckt, ist, durch den Ein­satz spezieller Umwan­dler die Energie aufz­u­fan­gen und in Strom zu trans­formieren.

Welche Möglichkeiten gibt es?

Es gibt ver­schiedene Möglichkeit­en, um Ener­gy Har­vest­ing zu nutzen. Je nach­dem, ob die Umge­bung­stem­per­atur, die Luft, mech­a­nis­chen Druck oder Licht zur Stromerzeu­gung ver­wen­det wer­den sollen, unter­schei­den sich auch die Ver­fahren. Wo Ener­gy Har­vest­ing bere­its in unserem All­t­ag angekom­men ist, sind beispiel­sweise Fahrrad­dy­namos oder solar­be­triebene Taschen­rech­n­er. Neben Win­drädern gehören Pho­to­voltaikan­la­gen zu den bekan­ntesten Beispie­len dieser Energiegewin­nung. Es gibt mit­tler­weile aber auch schon Boden­plat­ten, die durch darü­ber laufende Fußgänger Energie erzeu­gen kön­nen. In Frankre­ich gibt es ein Pro­jekt, bei dem die erzeugte Energie anschließend zur Beleuch­tung der Straße genutzt wer­den soll. Ähn­lich macht es ein Club in Rot­ter­dam: Hier wurde die Tanzfläche mit den entsprechen­den Mod­ulen aus­ges­tat­tet, um die Bewe­gung der Gäste in Strom umzuwan­deln. Ist die Tanzfläche gut besucht, soll die Energie aus­re­ichen, um die Lich­tan­lage mit aus­re­ichend Strom zu ver­sor­gen. Außer­dem wur­den bere­its Ruck­säcke entwick­elt, die durch die Bewe­gung des Auf- bzw. Abset­zens Energie erzeu­gen, die aus­re­ichen soll, um ein Tele­fon zu laden. Aber nicht nur durch Bewe­gung, auch Wärme (sog­ar unsere eigene Kör­per­wärme) kann mit Hil­fe von Ther­mozellen in Energie trans­formiert wer­den. Japanis­che Forsch­er haben es mit­tler­weile geschafft, aus rein­er Umge­bungswärme so viel Strom zu gener­ieren, um genug Span­nung für einen Rauch­melder zu erzeu­gen. Zwar sind die Pro­duk­te, die bis­lang mit diesem ther­moelek­trischen Effekt betrieben wer­den, meis­tens Geräte, die sowieso mit wenig Energie auskom­men, aber trotz­dem: Es ist der erste Schritt, um in Zukun­ft auch sin­nvolle Anwen­dun­gen für Ener­gy Har­vest­ing möglich zu machen.

Energieerzeugende Kleidung

Smarte Textilien

Auch die Tem­per­atur­dif­ferenz zwis­chen unser­er Haut und unser­er Umge­bung erzeugt Energie (Seebeck-Effekt), die in Strom umge­wan­delt wer­den kann. Mit­tler­weile wird an einem Mate­r­i­al getüftelt, das allein durch Kör­per­wärme Strom erzeu­gen kann. Die Idee: Klei­dung aus solchen smarten Tex­tilien, um während des Tra­gens auch Strom zu erzeu­gen. Bere­its heute gibt es T-Shirts oder Hosen mit solchen „Zusatz­funk­tio­nen“. Das einzige Prob­lem ist dabei nur, die Tech­nik im Tex­til ver­schwinden zu lassen. Bis­lang muss diese näm­lich mit­tels Mag­net oder Druck­knopf am Stoff befes­tigt wer­den. Doch nicht nur Wärme, auch Bewe­gun­gen kön­nten die Tex­tilien der Zukun­ft in Strom umwan­deln. Wis­senschaftler haben es geschafft, ein Garn zu entwick­eln, das bei jed­er noch so kleinen Dehnung Span­nung erzeugt. Sprich: Schon durch bloße Atem­be­we­gun­gen kön­nte Energie erzeugt wer­den. Das Pro­jekt klingt so vielver­sprechend, dass das süd­ko­re­anis­che Forscherteam bere­its ein Patent auf das von ihm entwick­elte Garn ein­gere­icht hat.

Fazit

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Die Tech­nolo­gien des Ener­gy Har­vest­ings sind mehr als vielver­sprechend, aber noch steckt die Forschung dazu in den Kinder­schuhen. Ob es also das Zeug hat, zur Energiev­er­sorgung der Zukun­ft zu wer­den, bleibt offen, denn bis wir damit wirk­lich Strom nutzen kön­nen, gibt es noch jede Menge Entwick­lungs­be­darf. Trotz­dem: Die Ideen und Ansätze sind gut und soll­ten unbe­d­ingt weit­er­en­twick­elt wer­den.

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