1. Was bedeutet „Energy Harvesting“?
„Harvesting“ ist das englische Wort für „ernten“. Der Begriff beschreibt nicht nur die Energiegewinnung mit alternativen und ungewöhnlichen Mitteln aus Alltagssituationen, sondern auch die Umsetzung und den Gebrauch für andere Situationen, bei denen Strom gebraucht wird. Man kann also von „Energieernte“ sprechen. Ob Schuhe, Stoff, Körperbewegung oder Regentropfen – überall entsteht klitzekleine Energie. Ein berühmtes Beispiel: der Wollpullover, den man sich auszieht und durch die Reibung ein Knistern, also kinetische Energie erzeugt.
2. Wie funktioniert die Energiegewinnung?
Mikro- und Nanogeneratoren (7 Millimeter, 8 Gramm) wandeln Energie in Strom um. Die Menge ist aber sehr überschaubar: Prototypen erreichen nur ein Tausendstel Watt Leistung. Das reicht immerhin, um etwa Leuchtdioden, Sensoren oder Funkmodule zu betreiben. Batterien oder Akkus werden dadurch überflüssig. In der Medizin werden etwa Mini-Implantate mit eigener Körperenergie angetrieben. Das Fraunhofer-Institut hat kürzlich ein Fitness-Shirt entwickelt, das über integrierte Sensoren von der Körperenergie versorgt wird und EKG-Daten in Echtzeit per Funk an den Nutzer schickt. Sportler können ihre Werte somit live auswerten.
3. Welche Energiequelle eignet sich für welches Produkt?
Bereits jetzt gibt es eine Vielzahl weiterer „smarter Kleidungsstücke“, die mit Leuchtdioden versehen sind, dafür aber kleine Batterien benötigen. Die Mini-Generatoren könnten die Körperenergie umwandeln und damit für die gewünschten Effekte, etwa LED-Licht, sorgen. Das stromerzeugende T-Shirt ist aktuell nur bei Forschungszwecken im Einsatz, dennoch lautet das Ziel, dass stromspeichernde Fasern, Mini-Kraftwerk und Speicher komplett im Material verarbeitet werden soll. Forscher experimentieren bislang auch mit Schuhen aus Kunststoff- und Kupfereinlagen. Durch die Reibung entstehen bei jedem Schritt bis zu 35 Volt Spannung bei 0,25 Mikroampere – damit könnte man etwa Kondensatoren aufladen.
4. Lässt sich per Energy Harvesting auch Wärme erzeugen?
Ja. Thermisches Energy Harvesting ist vor allem da sinnvoll, wo viel Abwärme entsteht, etwa in der Industrie. Thermoelektrische Generatoren wandeln die Wärme zum einen in Strom um. Per Wärmerückgewinnung, etwa bei einer Lüftungsanlage, wird auch verbrauchte Energie in neue Energie, in diesem Fall Wärme, umgewandelt.
5. Lässt sich per Energy Harvesting bald das eigene Smartphone aufladen?
Bis dahin ist es noch ein sehr weiter Weg. Die erzeugten Strommengen sind aktuell noch zu gering. Trotzdem arbeiten Programmierer, Ingenieure und Wissenschaftler daran, wie man Abwärme und Körperwärme noch effizienter nutzen kann. Das Zusammenspiel verschiedener Komponenten muss dafür noch ausgereift werden: Energiewandler, leistungsstärkere Speicher, energiesparsamere Chips und intelligentes Energiemanagement – wenn diese Bereiche optimiert und noch besser aufeinander abgestimmt werden, könnte sich Energy Harvesting schon bald im Alltag etablieren.