KATALYSE-Journal
| Artikel Nr.: 15267
Körperwärme ersetzt Batterie
Erlangen, 07.02.2009: Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS entwickelten einen weltweit einzigartigen Spannungswandler, der mit minimalen Eingangsspannungen ab 20 Millivolt arbeiten kann. Kleinste aus der Umwelt gewonnene Energien betreiben damit elektrische Kleinstverbraucher. Ein mp3-Player, der nie mehr an die Steckdose muss? Der Jogger, der sich Puls- und Atemfrequenz beim Sport einfach auf einem Armband anzeigen läßt? Beides ganz ohne Batterien oder Akkus?Das ist keine Zukunftsmusik, sondern gegenwärtiger Stand der Fraunhofer-Forschung. Den benötigten Physikalisch: Bewegte elektrische Ladungen (Elektrizität) werden als elektrischer S. bezeichnet. Strom gewinnen diese Geräte z. B. aus der menschlichen Körperwärme.
Bei 2° C Temperaturunterschied wie beispielsweise zwischen menschlicher Haut und Als R. bezeichnet man das Mikroklima (Klima) in einem Raum in eines Gebäudes. Das R. wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflußt. Raumklima liefert ein 2 mal 2 cm großer Thermogenerator zusammen mit dem neuen Spannungswandler- IC bis zu 4 mW. Weitere ausreichende Energiequellen für den neuen IC wären S. sind Halbleiterbauelemente, die Licht (Globalstrahlung) direkt in elektrischen Strom umwandeln können (photo-voltaischer Effekt, daher auch der Name Photovoltaik). Solarzellen bei geringer B. von Objekten und Gebäuden mit natürlichem und künstlichem Licht. Beleuchtung oder Brennstoffzellen.
Wird die so gewonnene Als Energie wird die Fähigkeit eines Systems bezeichnet, Arbeit zu leisten. Verschiedene Formen von Energie sind: Wärme, chemische, mechanische und elektrische Energie, die sich ineinander umwandeln lassen. Energie über längere Zeit gesammelt und in einer Batterie gespeichert, können damit auch größere Energieverbraucher wie mp3-Player oder PDA betrieben werden.
Der lediglich 1,5 mm x 1,5 mm große IC versorgt kommerzielle Elektronik wie Sensoren, drahtlose Funk-Sendeempfänger und Displays mit Spannungen von z. B. 3,3 Volt. Der Der Wirkungsgrad einer Anlage gibt an, wieviel Prozent der eingesetzten Energie in Strom umgewandelt wird. Bei der Umwandlung verschiedener Energieformen entsteht Wärme, die entweder als Prozess- oder Heizenergie verwendet wird oder bei alten Anlagen in die Umwelt gelangt. Wirkungsgrad liegt dabei je nach Last und Eingangsspannung bei 30 bis zu80 Prozent. Dies ist weltweit die erste Lösung, die mit nur 20 Millivolt Versorgungsspannung auskommt. Solch kleine und entsprechend günstig herzustellende Spannungswandler sind in vielen Anwendungsgebieten von großem Vorteil, wie in der Medizintechnik, bei Gebäude-, Kraftfahrzeug- und Automatisierungstechnik und in der Logistik.
Zusatzinfo: Der Spannungswandler entstand innerhalb des Fraunhofer-Projekts "Thermoelektrische Nanokomposite ". Diese zielt auf die Entwicklung von Thermogeneratoren speziell zur dezentralen Energieerzeugung für autarke Sensor-/ Aktor-Netzwerke. Hierzu werden Lösungsansätze zur Herstellung von hocheffizienten polykristallinen thermoelektrischen Materialien und Bauelementen realisiert, sowie die für den Einsatz als Thermogenerator notwendigen hochintegrierten elektronischen Schaltungen entwickelt.
Autor: Fraunhofer-Gesellschaft
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Stand: 7. Februar 2009
Erstellt: 7. Februar 2009
Stand: 7. Februar 2009
Erstellt: 7. Februar 2009
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