Strom durch Laufen: Dieser Schuh lädt das Smartphone und Co so schnell wie ein Ladegerät

Strom selber produzieren und dann auch noch unabhängig von festen Standorten sein, besser kann es doch schon fast garnicht mehr gehen. Und um dieses Thema und speziell auch noch um das Gehen beziehungsweise Laufen dreht es sich in diesem Beitrag. Die beiden Wissenschaftler Tom Krupenkin und J. Ashley Taylor von der University of Wisconsin-Madison haben sich angeschaut, was für Technologien bereits entwickelt wurden, die sich mit dem Thema Stromgewinnung durch Bewegung befassen und einen effizienten Schuh kreiert, der in der Lage ist die durch Laufen freigesetzte Energie in Strom für Handhelds umzuwandeln. Der neuartige Schuh ist dabei effizienter als beispielsweise die von SolePower entwickelten Sandalen. Neben dem „Bubbler“, der mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt, ist in der Spezialsohle des InStep NanoPower Schuhs auch eine Batterie mit integriert, die den gewonnen Strom zwischenspeichert. Damit lädt das Smartphone auch, wenn man nicht läuft. Der Schuh hat so viel Power, dass dieser einem konventionellen Ladegerät in Nichts nachsteht.

Stark genug um das Smartphone zu laden

Wenn man das Design der neuen Strom-produzierenden Schuhe erst einmal außen vor lässt, scheint es sich hier um eine recht spannende Sache zu handeln. Im Fokus steht zunächst die Machbarkeit, die den Wissenschaftlern zufolge durchaus gegeben ist. Die Kunst bei der Entwicklung solcher Power-Schuhe besteht darin nicht nur die mechanische Energie einfach in elektrische umzuwandeln, sondern so viel Energie zu gewinnen, dass am Ende auch ein deutlicher Mehrwert heraus kommt. Es gab bereits funktionierende Konzepte, diese lieferten aber nicht genügend Strom um beispielsweise ein Smartphone laden zu können. Krupenkin zufolge setzt der Mensch beim Gehen eine Menge Energie frei. Pro Schuh wären theoretisch bis zu 10 Watt möglich. Diese Energie geht bei jedem Schritt einfach als Wärme verloren.

Und so funktionierts

Die Wissenschaftler haben nun ein System entwickelt um die freigesetzte Leistung auch nutzbar machen zu können. Als Herzstück der Technologie erweist sich der „Bubbler“ (Bubble/Blase). Zu den Hauptbestandteilen gehören zwei flache Platten, zwischen denen eine leitfähige Flüssigkeit untergebracht wird. Die untere Platte ist mit winzigen Löchern versehen. Hier durch wird Gas mittels Druck in den Zwischenraum befördert, welches vor Ort wiederum für Blasen sorgt. Die Blasen füllen sich, bis sie die obere Platte erreichen und wieder platzen. Das Entstehen der Blasen und das Zerplatzen erfolgt in einer ziemlich hohen Frequenz. Dadurch wird schließlich dann auch die leitfähige Flüssigkeit in Bewegung gesetzt und produziert ind er Folge elektrische Energie. Diese hohe Frequenz, die für die effiziente Gewinnung von elektrischer Energie nötig ist, stammt somit nicht unmittelbar von der mechanischen Energiequelle, sondern ist vielmehr eine „interne Komponente“ des Bubbler-Efekts, betont Krupenkin. Somit gelang es den Forschern viel mehr elektrische Energie aus dem bloßen Auftreten, während des Laufens zu gewinnen, als dies bisherige Erzeugnisse schafften.

Der Kabel-Haken

Die Schuhe wurden unter dem Schirm des Start-ups InStep NanoPower entwickelt. Zehn Volt liefern diese laut den beiden Entwicklern. Das genügt um den Smartphone-Akku recht zügig laden zu können. Ein herkömmliches Smartphone lädt bereits bei einer elektrischen Spannung von 2 Volt. Zudem liefern die Schuhe wohl auch eine Stromstärke von 1,5 Ampere, so viel wie gute USB-Ladegeräte auch nur schaffen. Daher sollte sich die Ladedauer durch die Schuhe eigentlich nicht wesentlich von der Unterscheiden, die mit einem normalen USB-Ladegerät erwirkt wird.

Das klingt alles schon recht gut. Einen Haken gibt es jedoch bisher noch, aber auch dafür haben die Wissenschaftler schon Lösungsansätze parat. So muss stets eine Verbindung zwischen Smartphone oder auch Handlampe und dem Schuh hergestellt werden und das erfolgt noch über einen kleinen USB-Port. Der Nutzer hat also stets ein Kabel über dem Schuh baumeln, wenn das Gerät über selbigen betrieben wird.

Die Forscher denken zum einen an eine drahtlose Energieübertragung. Die gibt es bereits in abgewandelter Form, nämlich per Induktion. Das Problem dabei ist allerdings, dass hier nur wenige Millimeter Abstand zwischen Stromquelle und Verbraucher liegen dürfen. Mit uBeam ist es dem gleichnamigen amerikanischen Unternehmen bereits gelungen, Smartphones per Ultraschall laden zu können. Das wäre auch eine Art der kabellosen Energieübertragung, die für die Power-Schuhe in Erwägung gezogen werden könnte. Übertragungsmethoden per Laser und Ultraschall werden ebenfalls bereits erprobt. Ein Alltagseinsatz ist jedoch noch nicht greifbar. Es bleibt dann noch die Übertragung der durch Laufen generierten Energie über leitfähige Kleidung, die auch noch zusätzlichen Strom produziert. Das alles ist allerdings noch wenig verbreitet. Es wird wohl dann auch weiterhin noch beim Kabel bleiben, das jedoch immerhin einigermaßen elegant versteckt werden kann, zumindest wenn man eine lange Hose trägt.

Um das Thema abzurunden, kommt mir spontan auch noch der in Rio befindliche Fußballplatz, der selbst Strom produziert und das durch die kinetische Energie der spielenden Kinder, in den Sinn.

Die neuen Strom-produzierenden Schuhe im Video