Beim Joggen das Handy laden – so funktioniert das
Ist es künftig möglich, bei der morgendlichen Joggingrunde das eigene Handy für den ganzen Tag aufzuladen? Neue Nanogeneratoren könnten es ermöglichen.
Beim Joggen das Handy aufladen? Das soll bald möglich sein.
Foto: PantherMedia / tonodiaz
Die Vorstellung, dass alltägliche Bewegungen wie Joggen ausreichen könnten, um elektronische Geräte mit Strom zu versorgen, klingt fast zu gut, um wahr zu sein. Doch Forschende der University of Surrey haben diese Vision in greifbare Nähe gerückt. Sie haben einen neuen triboelektrischen Nanogenerator (TENG) entwickelt, der Bewegungen in elektrische Energie umwandelt. Das könnte bedeuten, dass Jogger bald ihre eigenen Wearables und Smartphones während des Trainings aufladen können.
140-fach höhere Leistungsdichte
Der von Forschungsteam der University of Surrey entwickelte Nanogenerator übertrifft herkömmliche Modelle in Sachen Effizienz bei Weitem. Mit einer 140-fach höheren Leistungsdichte als bisherige Nanogeneratoren erzeugt das Gerät aus mechanischer Energie eine hohe elektrische Leistung. Herkömmliche Nanogeneratoren erzeugen in der Regel etwa zehn Milliwatt Leistung. Die neue Innovation erreicht problemlos 1000 Milliwatt.
Diese Steigerung erreicht das Team durch die innovative Nutzung von 34 parallel geschalteten, winzigen Energiekollektoren. So lässt sich selbst ein einfacher Lauf durch den Park zur Energiequelle für Smartphones, Fitness-Tracker und andere Wearables nutzen. Laut Forschungsteam reicht eine halbe Stunde Laufen aus, ein tragbares Gerät den ganzen Tag mit Strom zu versorgen.
Wie funktioniert der triboelektrische Nanogenerator?
Der triboelektrische Nanogenerator basiert auf einem einfachen Prinzip: Er nutzt die triboelektrische Ladungstrennung, ähnlich wie statische Elektrizität. Wenn zwei unterschiedliche Materialien in Kontakt kommen und sich dann wieder trennen, entsteht eine elektrische Ladung.
Ein bekanntes Beispiel ist der Effekt, wenn ein Luftballon an den Haaren gerieben wird und dann an einer Wand kleben bleibt. Der Nanogenerator verwendet dieses Prinzip auf eine technisch raffinierte Weise, um die entstehende Energie zu sammeln und in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln.
Einsatzmöglichkeiten: Vom Joggen bis zur Energieversorgung im Alltag
Die potenziellen Anwendungsbereiche dieser Technologie sind enorm. Von Fitness-Trackern, die ihre Energie aus den Schritten des Trägers beziehen, bis hin zu medizinischen Geräten wie Herzschrittmachern, die durch die Bewegung des Körpers angetrieben werden – die Möglichkeiten sind vielfältig.
Besonders interessant ist der Einsatz im Bereich des Internets der Dinge (Internet of Things, IoT). Experten schätzen, dass in wenigen Jahren mehr als 50 Milliarden Geräte mit dem Internet verbunden sein werden, die alle Energie benötigen. Der Einsatz von triboelektrischen Nanogeneratoren könnte hier eine umweltfreundliche Lösung darstellen, die auf lokal erzeugter grüner Energie basiert.
Konkurrenz für Solarzellen?
Ein besonderer Reiz der neuen Technologie liegt in ihrer Konkurrenzfähigkeit zu Solarzellen. Die hohe Energiegewinnungsdichte der Nanogeneratoren macht sie zu einer vielversprechenden Alternative. Sie könnten nicht nur in Wearables, sondern auch in größeren Anwendungen wie Smart Home-Systemen oder autonomen Überwachungsgeräten zum Einsatz kommen. Diese könnten dann ohne regelmäßigen Batteriewechsel auskommen, was sowohl die Wartungskosten senkt als auch die Umwelt schont.
Ein weiteres spannendes Anwendungsfeld ist der Gesundheitsbereich. Hier könnten Nanogeneratoren implantierbare medizinische Geräte mit Energie versorgen. Beispielsweise könnten Herzschrittmacher durch die Bewegung des Herzmuskels angetrieben werden, wodurch ein regelmäßiger Batteriewechsel überflüssig würde.
Wie geht es jetzt weiter?
Generell ist die Technologie sicherlich vielversprechend, von einer Serienfertigung ist sie jedoch noch weit entfernt. Das Forschungsteam der University of Surrey arbeitet bereits an Methoden, um die Herstellungskosten zu senken und die Technologie für den Massenmarkt verfügbar zu machen.
„Wir werden in Kürze ein Unternehmen gründen, das sich auf autonome, nicht-invasive Gesundheitssensoren mit triboelektrischer Technologie konzentriert. Innovationen wie diese werden es uns ermöglichen, neue Spin-off-Aktivitäten im Bereich der nachhaltigen Gesundheitstechnologie zu fördern, die Empfindlichkeit zu verbessern und die industrielle Skalierbarkeit zu unterstreichen“, erläutert Dr. Bhaskar Dudem, einer der Autoren der Studie.
Ein Beitrag von:
