Energieautarke Sensoren

Fluidwandler gewinnt Strom aus Gas und Wasser

Luft und Wasser, die sich in Leitungen bewegen, besitzen kinetische Energie. Forschern der Fraunhofer TEG ist es jetzt gelungen, daraus elektrische Energie zu erzeugen. Sensoren könnten sich so künftig selbst mit Strom versorgen.

Mit der Technologie der Fraunhofer TEG lassen sich energieautarke und damit wartungsarme Sensoren realisieren. „Unser System eignet sich bestens für pneumatische Anlagen, da wir die kinetische Energie aus Luft oder Wasser in Strom wandeln können“, erklärt José Israel Ramirez von der TEG. Der Fluidische Energiewandler erzeugt Strom im Mikro- oder Milliwatt-Bereich. Das genügt, um zyklisch arbeitende Sensoren mit so viel Energie zu versorgen, dass die Daten ausgelesen und übertragen werden können.

Die Struktur der mittleren Lage erzeugt eine fluidische Oszillation. In den Druckkammern wandeln Piezokeramiken die Druckschwankung in elektrische Energie um. Abb.: Fraunhofer TEG
Die Struktur der mittleren Lage erzeugt eine fluidische Oszillation. In den Druckkammern wandeln Piezokeramiken die Druckschwankung in elektrische Energie um. Abb.: Fraunhofer TEG
Foto: xyz xyz

Die fluid-elektrische Wandlung erfolgt innerhalb einer festen Geometrie, durch die das Medium in einer bestimmten Bahn geleitet wird. Dabei wird der konstante Fluidstrom in Oszillation versetzt. Es entsteht eine periodische Druckschwankung in den Rückkopplungszweigen, die wiederum an Piezokeramiken gekoppelt wird.

Die Thermowandlung ist einfach und kostengünstig. „Der Vorteil ist, dass sowohl Luft als auch Wasser zur Energieerzeugung genutzt werden können. Dazu kommt, dass wir keine beweglichen Teile in unserer Geometrie haben. Die Struktur kann man mit einfachen Verfahren herstellen – das spart Kosten“, sagt Gruppenleiter Axel Bindel.

Das neue Verfahren kann überall da eingesetzt werden, wo Flüssigkeiten oder Gase durch feste Geometrien geleitet werden – beispielsweise in Versorgungsnetzen oder in der Medizintechnik. „Unser Ziel ist es, in absehbarer Zeit bisher batteriebetriebene Geräte wie Wasserzähler autark mit Energie zu versorgen, so dass komplett unabhängige Systeme entstehen“, so Bindel weiter.

Auf der Electronica vom 11. bis 14. November 2008 in München zeigen die TEG-Forscher am Fraunhofer-Gemeinschaftsstand Nr. 634 in Halle B2 einen Prototyp des Fluidwandlers. (dsc)