Smart Sensors Mit künstlichen Bäumen Strom erzeugen

Vieles um uns herum ist ständig in Bewegung: Der Wind und seismische Aktivitäten versetzen Gebäude in leichte Schwingungen, Brücken beben unter den über sie hinweg fahrenden Autos. Eine große Menge an kinetischer Energie verpufft ungenutzt. Wissenschaftler der Ohio State University haben jetzt ein Verfahren entwickelt, um diese Energie aufzufangen. Sie nutzen dafür Apparate, die an kleine, blätterlose Bäume erinnern.

Den Baum für die Experimente hat ein Forscherteam um Ryan Harne, Assistenzprofessor für Maschinenbau, gebaut. Er besteht aus einem Stahlträger als Stamm, an dem ein weiteres Stahlstück als Ast befestigt ist. Verbunden sind sie über einen Streifen aus Polyvinylidenfluorid. Ist der künstliche Baum Schwingungen ausgesetzt, werden diese über den Streifen in elektrische Energie umgewandelt.

Für ihre Experimente setzten die Wissenschaftler den Baum auf ein Gerät, das ihn mit hoher Frequenz aber nur geringer Amplitude schüttelte. In diesem Zustand produzierte der künstliche Baum eine Spannung von 0,8 V. Entscheidend für die Forscher war, dass das Phänomen auch bei zahlreich einwirkenden Störschwingungen aufrechterhalten werden konnte. Auch als sie den künstlichen Baum Zufallsbewegungen aussetzten, erzeugte dieser weiter Strom. Teilweise sogar mehr als doppelt soviel, wie bei dem ursprünglichen Experiment.

Konkurrenz für Windräder und Solaranlagen ist von der neuen Technik zunächst nicht zu erwarten. Harne sieht die Einsatzmöglichkeiten eher im Kleinen. Zum Beispiel könnten damit Sensoren, die den Zustand von Gebäuden oder Brücken überwachten, versorgt werden. Sie werden bisher über Batterien oder das Stromnetz versorgt. Ersteres ist wartungsintensiv, zweiteres erfordert oft eine gesonderte Infrastruktur. Die neue Technik eignet sich aktuell also besonders für Stellen, an denen häufig Schwingungen auftreten und kein Stromanschluss vorgesehen ist.