Strom aus der Umgebung: Miniwandler macht Energie aus umliegenden Magnetfeldern nutzbar

Bereits im 19. Jahrhundert war bekannt, dass elektrischer Strom magnetische Felder erzeugt. Eine praktische Anwendung dieser Erkenntnis sind beispielsweise Elektromagneten. Inzwischen ist es auch möglich, aus starken Magnetfeldern mit Hilfe eines Generators Strom zu gewinnen. Eine neue Technik aus den USA soll es ermöglichen, auch vergleichsweise kleine Magnetfelder wie sie etwa in unserer Wohnumgebung zu finden sind dafür zu nutzen.

Zwei Materialien konvertieren elektromagnetische Felder zu Strom

Schwache elektromagnetische Felder sind in unserem Alltag quasi überall. Erzeugt werden sie von Stomleitungen, aktiven Steckdosen und Elektrogeräten. Derartige Magnetfelder blieben bisher ungenutzt. „ Wir haben diese allgegenwärtige Energie in unseren Wohnungen, Büros und Autos„, erklärt Shashank Priya von der Pennsylvania State University. Mit seinem Team hat er nun einen magnetomechanischen Konverter entwickelt, mit dessen Hilfe auch schwache elektromagnetische Felder für die Gewinnung von elektrischer Energie genutzt werden können.

Der Konverter besteht aus einem Verbund zweier Materialien. Davon ist eines magnetostriktiv, reagierd also auf die Präsenz eines Magnetfeldes durch Veränderung seiner Ausdehnung. Durch die schnelle Wechsel der Polung bei Magnetfeldern, die durch den Wechselstrom unserer Stromnetze erzeugt werden, wird das Material so zum Vibrieren gebracht. Ergänzt wird dieses Material durch eine piezoelektrische Komponente, die mechenische Bewegungen in elektrischen Strom umwandeln kann.

Die beiden Materialen werden zu einem papierdünnen Streifen kombiniert, der etwa sechs Zentimeter lang ist. Das eine Ende des Streifens wird an einem Kabel, einem Gerät oder einem beliebigen festen Objekt in der Nähe eines Elektrogeräts befestigt, während das andere Ende frei schwingt und mit zusätzlichen Magneten versehen ist, die die Vibration verstärken.

Auch kleine Magnetfelder sind nutzbar

Konkret konnten die Forscher in ersten Testes auch bei Magnetfeldern unterhalb von 300 Mikrotesla mit ihrem Konverter eine Leistung im Milliwattbereich erreichen. Aber auch schwächere Magnetfelder sind nutzbar. „ Die Ausbeute bei extrem schwachen Magnetfelder unterhalb von 50 Mikrotesla reicht aus, um hunderte von LEDs zu versorgen oder eine digitale Uhr anzutreiben“, so die Forscher. Insgesamt sei der Ertrag 400 Prozent höher als bei vergleichbaren Technologien.

Die Anwendungsmöglichkeiten eines solchen Konverters sind enorm. er könnte in Sensoren, Kontrollsystemen in smarten Wohnungen und Häüsern sowie generell in kleinerer Elektronik zum Einsatz kommen. „ Diese Technik ist eine signifikanter Fortschritt darin, nachhaltige Energie für integrierte Sensoren und kabellose Kommunikationssysteme zu liefern“, erklärt Priyas Kollege Min Gyu Kang.

via Electronics Weekly

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