Energiewandler für „Wearable Electronics“

Laufend mit Energie versorgt

15.02.16 | Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Polymer-Energiewandler eingebettet in einen Laufschuh
Polymer-Energiewandler eingebettet in einen Laufschuh (Bild: Fraunhofer-Institutes für Photonische Mikrosysteme (IPMS))

Die Umwandlung der kinetischen Energie menschlicher Bewegungen in elektrische Energie ist eine ideale Lösung für die Versorgung von „Wearable Electronics“, also tragbarer elektronischer Geräte. Forscher des Fraunhofer-Institutes für Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden haben Energiewandler entwickelt, welche auf Grundlage elektroaktiver Polymere klein genug sind, um in den Sohlen von Schuhen Platz zu finden.

Dresden – Die Kombination aus Energiegewinnung und portabler am Körper getragener Elektronik – sog. „Wearable Electronic“ – bildet ein autarkes System, welches zum Beispiel in Fitnessgadgets zum Tracken von Temperatur, Geschwindigkeit und Positionsdaten Anwendung findet. Haben Energiewandler ihren Weg aus den Forschungslaboren bereits in erste Anwendung gefunden, ist die Herausforderung dieser Tage, die Steigerung deren Effizienz um immer anspruchsvollerer Elektroniken mit ausreichend Energie zu versorgen.

Neu entwickelter Energiewandler ist klein genug für eine Schuhsohle

„Die entwickelte Komponente, welche mechanische in elektrische Energie wandelt, nutzt die Eigenschaften dünner dielektrischer Polymerfilme mit besonders hohen Permittivitäten. Im Vergleich zu piezoelektrischen Lösungen arbeitet dieses Konzept in einem nichtresonanten Modus und wandelt daher mechanische Energie auch bei niedrigen Frequenzen effizient um. Weiterhin ermöglicht die kleine und flexible Bauform zum Beispiel eine einfache Einbettung in Schuhsohlen“, erklärt Dr. Florenta Costache, Projektleiterin am Fraunhofer IPMS.

Der erste vom Fraunhofer IPMS entwickelte Demonstrator zeigt die Leistungsfähigkeit der entwickelten Energiewandler. Eingebettet in einem Schuh produziert der Energiewandler unter der Druckbelastung eines Läufers mehrere µW pro Sekunde. Der Wandlerschaltkreis ist hierbei auf die Versorgung eines Datentransmitters abgestimmt, so dass gespeist durch die Bewegung eines Läufers, Telegramme drahtlos im Sekundentakt übermittelt werden können. Ebenso wie zur Versorgung eines Transmitters kann der Energiewandler auf die Versorgung einer Vielzahl anwendungsspezifischer Elektroniken angepasst werden.

Auf der Embedded World, der internationalen Weltleitmesse für Embedded-Systeme vom 23. bis zum 25. Februar 2016 in Nürnberg, stellen die Experten die Technologie erstmalig der breiten Fachöffentlichkeit vor (Halle 4, Stand 583).

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