Innovation

Energie aus Bewegung: Mit dem eigenen Körper Strom gewinnen

Wissenschaftler wollen Körperbewegungen dazu nutzen, um unbemerkt Strom für Smartphones oder Uhren zu gewinnen.

Mit Systemen, die Körperenergie in Strom umwandeln, wie diese Fußprothese, wollen Forscher des KIT transportable Elektrogeräte betreiben. (Foto: KIT/Andreas Keller courtesy of KUNZBERG GmbH)

Mit Systemen, die Körperenergie in Strom umwandeln, wie diese Fußprothese, wollen Forscher des KIT transportable Elektrogeräte betreiben. (Foto: KIT/Andreas Keller courtesy of KUNZBERG GmbH)

Mit Klettverschlüssen befestigt der Forscher Christian Pylatiuk ein kleines Gerät an sein rechtes Bein. Rund 200 Gramm wiegt der Apparat, der beim Gehen automatisch Strom erzeugen soll. Der Träger soll dabei nichts merken. Das Ganze ist aber nur ein Experiment. Große Strommengen kommen nicht heraus, nur ein paar Mikrowatt.

Pylatiuk und seine Kollegen am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) forschen längst an weiteren Lösungen für „Energy Harvesting“, der Energieernte. Sie entwickelten auch eine Prothese, die beim Auftreten oder Abrollen einen Kolben in einem Generator antreibt und somit Energie erzeugt. Das Marktpotenzial ist groß: Man könne den Mechanismus auch gut in einem Sportschuh unterbringen und einen Tempo-Trainer oder Leistungsdiagnostik damit betreiben, sagt Pylatiuk.

Die Idee, mit dem eigenen Körper Energie zu erzeugen, ist keinesfalls neu: So sammelten etwa US-Erfinder 2014 per Crowdfunding Geld für einen Akku, der sich durch Körperbewegungen aufladen soll. Das Projekt stieß auf großes Interesse – in nur einem Monat konnten die Tüftler dank privater Kleinfinanzierungen rund 310.000 US-Dollar (260.000 Euro) sammeln. Nach Herstellerangaben soll eine Stunde Bewegung oder Sport die Akkulaufzeit eines Smartphones im Normalbetrieb um bis zu eine Stunde, im Standby-Modus gar um bis zu fünf Stunden verlängern.

An der University of Texas in Dallas tüfteln Wissenschaftler an Garnen, die mit Hilfe von Elektrolyten durch Auseinanderziehen oder Verdrehen Strom erzeugen sollen. „Energiegewinnung durch menschliche Bewegungen ist eine Möglichkeit, um die Nachfrage nach Batterien zu beenden“, sagt Ray Baughman, Direktor des NanoTech Instituts an der University of Texas.

Auch Robert Spanheimer vom Digitalverband Bitkom sieht Potenzial für solche Techniken: „Die Versorgung über die Stromleitung ist häufig aufwendig, Batterien sind wartungsintensiv.“ Der Experte warnt aber vor zu viel Euphorie: „Einige Entwicklungen stecken noch in den Kinderschuhen.“ Für die Weiterentwicklung sei insbesondere der rapide Preisverfall der Konkurrenztechnologie Batterie eine hohe wirtschaftliche Hürde.

Peter Woias von der Universität Freiburg sieht die Technik kritisch. „Eine Technologie, die unbemerkt und in nennenswertem Umfang vom Menschen Energie erntet, kann es aus physikalischen Gründen nicht geben“, sagt der Forscher vom Institut für Mikrosystemtechnik „IMTEK“, das zur Uni gehört. Zwar habe die KIT-Prothese eine sehr respektable Leistung. Um ein Smartphone vollständig aufzuladen, müsste der Läufer aber für etliche Stunden ununterbrochen gehen. „Verluste in der Elektronik sind da noch nicht einberechnet“, moniert der Forscher. Generell scheiterten die meisten der Energy Harvesting-Projekte am menschlichen Körper daran, dass die notwendigen Generatoren zu groß und zu schwer für den Alltag seien.

Anders verhält es sich Woias zufolge beim sogenannten Micro Energy Harvesting. Dabei werden keine großen Wattleistungen, sondern Mikro- und Milliwatt gewonnen, um Niedrig-Energiesysteme autark zu betreiben. Beispiele dafür seien Funkthermometer außerhalb des Hauses oder Reifendruckprüfer. Derzeit forscht Woias an Funkhalsbändern zur Beobachtung von Wildtieren. Dabei werden die Systeme mit der Körperenergie der Tiere betrieben. Der Wissenschaftler sieht auch Chancen für den Heimgebrauch, etwa um Haustiere zu überwachen.

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