S3PS – Scalable Sustainable Self-Sufficient Power-Supply Systems wandeln in der Umgebung vorhandene Energie wie etwa mechanische Bewegungen in elektrische Energie um und stellen diese einem Verbraucher zur Verfügung. Sie arbeiten autark und sind überall dort gebräuchlich, wo einerseits der Anschluss an das öffentliche Stromnetz nicht möglich ist und andererseits nur wenig Energie benötigt wird.
Skalierbare Nachhaltige Autonome Elektroenergieerzeugungssysteme
Unter anderem kommen sie bei der Überwachung von Maschinen und Anlagen, in Transpondern in der Viehzucht, bei der Stromerzeugung in der Schifffahrt oder bei der Sensorstromversorgung in Windenergieanlagen zum Einsatz. „Im Projekt SNAPS – das ist die Abkürzung für „Skalierbare Nachhaltige Autonome Elektroenergieerzeugungssysteme“ – betrachten wir S3PS, die vor Ort vorhandene mechanische Energie, beispielsweise aus den Bewegungen von Menschen oder Tieren oder der Vibration von Maschinen, in elektrische Energie umwandeln“, erklärt Lutz Göhler, Professor an der Fakultät Elektrotechnik und Direktor des IAE.
„Im Inneren wirken ein kleiner Generator und eine auf ihn abgestimmte Elektronik zusammen. Die Elektronik sorgt einerseits dafür, dass der Generator mit höchstmöglichem Wirkungsgrad betrieben wird, andererseits passt sie die vom Generator bereitgestellte Spannung an die Erfordernisse des angeschlossenen Verbrauchers an.“
Für einen breiten Einsatz derartiger Energiequellen ist es erforderlich, dass sie sich leicht und ohne umfangreichen Entwicklungsaufwand an verschiedene Einsatzanforderungen anpassen lassen, und dies bei maximalem Wirkungsgrad. Die Energieversorgungssysteme bestehen aus einem skalierbaren elektromagnetischen Generator und einer nachgeschalteten skalierbaren Energiekonditionierungseinrichtung.
Neuartiges und umweltfreundliches Produkt
Ziel des SNAPS-Projekts ist es, Verfahren und Werkzeuge zu entwickeln, die eine schnelle Dimensionierung für eine konkrete Anwendung ermöglichen. Je nach Einsatzgebiet und Energiebedarf kann die Größe des Systems zwischen einigen Zentimetern und einigen Dezimetern variieren. „Neben der Entwicklung geeigneter Methoden für die Anpassung wollen wir in unserem Projekt die optimale Konstruktion der Generatoren und eine hocheffiziente Schaltungstechnik für die Energiekonditionierung finden“, sagt Lutz Göhler.
„Dazu erstellen wir Simulationsmodelle und Auslegungsgrundlagen.“ Weil sie eine lange Lebensdauer haben und für ihre Herstellung deutlich weniger Rohstoffe benötigt werden als für herkömmliche Akkus oder Batterien, sind die Systeme nicht nur autark, sondern auch nachhaltig. Zudem lassen sich die Rohstoffe am Ende der Einsatzzeit günstig zurückgewinnen.
Industriepartner im SNAPS-Projekt ist Wälzlagertechnik Dresden. Der Wälzlagerspezialist hat die Zukunftschancen erkannt und auf dem Gebiet der autarken Energieversorgungssysteme bereits umfangreiche Vorarbeiten geleistet. Unter anderem wurden verschiedene Demonstratoren entwickelt. Eine einfach umzusetzende Skalierungslösung eröffnet die Möglichkeit für eine neue Produktlinie. Das vom BMFG geförderte Projekt mit der HTW Dresden soll bis Ende Januar 2027 dafür die Grundlagen schaffen.
