Energiewende, alternative Energie

Laufenergie: Energie durch Laufen - Meldungen

Stoffe erzeugen Strom durch Reibung - Schuhsohlen erzeugen Strom -

Meldungen,

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14.2.2008: Stoffe, die bei Bewegung und Reibung Strom erzeugen

aus: Welt online: Nanotechnik: Stromerzeugung durch Reibung in der Hose; 14.2.2008;
http://www.welt.de/wissenschaft/article1667819/Stromerzeugung_durch_Reibung_in_der_Hose.html

<US-Forscher haben ein nanotechnisches Verfahren entwickelt, das zu elektrisierender Kleidung verhelfen kann. Die Technik sei so robust, dass die damit ausgerüsteten Stoffe hochbeweglich, faltbar und tragbar seien, betonen die Entwickler. Und dazu erzeugen die Stoffe auch noch Strom.

Schon der Herzschlag des Trägers, Schritte oder ein leichter Wind reichten aus, um winzige, an textilen Mikrofasern angebrachte Nanodrähtchen zu bewegen und aus deren Verformung Strom zu gewinnen, schreiben die Forscher im britischen Fachjournal „Nature“. Von der Anwendung ist das Material allerdings noch weit entfernt.

Schematische Illustration eines Mikrofaser-Nanodraht-Generators, der die Grundlage für künftige stromerzeugende Texitilien sein könnte

Zhong Lin Wang und Kollegen vom Georgia Institute of Technology in Atlanta (US-Staat Georgia) hatten Zinkoxid-Nanodrähte sternförmig an Textilfasern wachsen lassen und verarbeiteten diese Fasern dann laut „Nature“ zu einer Art Garn. „Indem zwei Fasern sich verhaken und die Nanodrähte bewegen, wird mechanische Energie mittels eines piezo-elektrischen Halbleiter-Prozesses in Elektrizität umgewandelt“, erläutern die Forscher.

Der bereits Ende des 19. Jahrhunderts entdeckte Piezoeffekt beschreibt die Eigenschaft mancher Kristalle, bei Verformungen eine elektrische Spannung zu erzeugen. Das wird heute in zahlreichen Geräten ausgenutzt, darunter Tintenstrahldrucker, Quarzuhren und elektrische Feuerzeuge.

Die Forscher kombinierten ihre elektrischen Spezialfasern paarweise, so dass sie sich wie überlange Bürsten einer Autowaschanlage gegenüberstehen. Schon bei winzigen Bewegungen verformen sie sich gegenseitig und erzeugen Elektrizität. Ein einzelner solcher Generator aus zwei Elektrofasern lieferte im Labor eine Leistung von etwa 16 Pikowatt (billionstel Watt).

Etwa ein Quadratmeter ihres Stoffs könnte ausreichen, um bis zu 80 Milliwatt (tausendstel Watt) Elektrizität zu erzeugen - genügend für elektronische Kleingeräte wie Handys oder auch kleine militärische Sensoren, berichten die Wissenschaftler. Dafür müsse das Material aber noch optimiert werden.

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Bislang haben die Forscher erst etwa 200 ihrer Doppelfaden-Generatoren produziert. Die Technik könne in Kleidung aber auch bei Zeltleinwänden zum Einsatz kommen. Ein praktisches Problem gilt es jedoch noch zu überwinden: Zinkoxid ist wasserempfindlich, die Spezialtextilien ließen sich in der derzeitigen Version nicht waschen.

dpa/oc>

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24.8.2011: <Schuhsohlen liefern künftig Strom für Handys>

aus: Welt online; 24.8.2011;
http://www.welt.de/wissenschaft/article13562591/Schuhsohlen-liefern-kuenftig-Strom-fuer-Handys.html

<Ein neues System wandelt mechanische Energie effektiv in Elektrizität um: Ein Gang um den Häuserblock reicht aus, um Handys mit Strom zu versorgen.

US-amerikanische Forscher haben eine neue Technologie entwickelt, mit der sich die Energie unserer Bewegungen direkt in Strom umwandeln lässt. Dieses als „reverse elektrowetting“ bezeichnete Verfahren könne bis zu 1000 Watt Leistung pro Quadratmeter erbringen, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin „Nature Communications“. Es reagiere sowohl auf Vibration als auch auf Druck und sei daher vielseitig einsetzbar.

Ein solches System ließe sich beispielsweise in die Sohle von Schuhen einbauen, schreiben Tom Krupenkin und J. Ashley Taylor von der University of Wisconsin-Madison.

Ihren Berechnungen zufolge könnte dies einen Ertrag von bis zu zehn Watt pro Fuß liefern – und damit ausreichend Energie, um beispielsweise Handy, Radio oder Laptop zu betreiben.

Übertragen werden könnte der Strom entweder per Kabel oder aber auch drahtlos per Funkschnittstelle, sagen die Forscher. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien und Akkus müsse dieses System zudem nicht extra aufgeladen werden. Die Energie werde schon durch normales Gehen konstant nachgeliefert.

„Menschen sind sehr starke energieproduzierende Maschinen“, sagt Krupenkin. Ein sprintender Mensch könne bis zu ein Kilowatt Energie erzeugen. „Was bisher fehlte, war eine Technologie, mit der sich diese mechanische Energie effektiv in elektrische umwandeln lässt“, sagt der Forscher.

Das neue System schließe nun diese Lücke. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler ihr Verfahren für konkrete Anwendungen anpassen und so praktisch nutzbar machen.

Mikrotröpfchen im Dünnfilm-Sandwich

Die Basis der neuen Technologie bilden zahlreiche Tröpfchen einer leitfähigen Flüssigkeit. Diese liegen zwischen zwei Schichten eines speziell strukturierten Dünnfilms. Bestimmte Bereiche dieses Films sind leitend und dienen als Kontaktfläche.

Bei mechanischem Druck oder Vibration bewegen sich die Tröpfchen, und ihre Überlappung mit der Kontaktfläche verändert sich. Wird sie kleiner, fließt ein Teil der normalerweise zwischen Dünnschicht und Tropfen gehaltenen elektrischen Spannung über einen elektrischen Leiter ab. Dieser „überschüssige“ Strom kann nun zum Betreiben von elektrischen Geräten genutzt werden.

Je höher die Anzahl der aneinandergereihten Tröpfchen, desto höher sei dabei die Stromausbeute, sagen die Forscher. Ein in die Schuhsohlen integriertes System müsste rund 1000 Tröpfchen umfassen, um rund zehn Watt pro Schuh zu liefern. In der Sohle bewegten sich die Tröpfchen in einem eng gewundenen Kanal zwischen zwei Flüssigkeitsreservoirs hin und her und erzeugten so Strom.

Neues System schließt Lücke zwischen ganz klein und ganz groß

Technologien, die mechanische Bewegung in elektrische Energie umwandeln, existierten bisher fast nur im Makro- oder Mikromaßstab, schreiben die Forscher. Auf der einen Seite stehen dabei Großgeräte wie Windanlagen, auf der anderen leistungsschwache Umwandler in Uhren oder einigen Sensoren.

„Was bisher fehlte, ist die Leistung im Wattbereich“, sagt Taylor. Diesen für die portable Elektronik benötigten Energiebereich decke nun das neue System ab.

Nach Ansicht der Forscher werden sich Akkus und Batterien zwar in naher Zukunft noch nicht komplett einsparen lassen. Das neue Verfahren könne aber dazu beitragen, ihre Zahl zu reduzieren. Damit würden dann auch Kosten und Umweltbelastung durch die Batterieproduktion und Entsorgung sinken.

dapd/oc>

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30.8.2011: <Technik: Der nächste Zukunftstrend: Strom in der Jacke>

aus: n-tv online; 30.8.2011;
http://www.n-tv.de/ticker/Technik/Der-naechste-Zukunftstrend-Strom-in-der-Jacke-article4173786.html

<München (dpa) - Ohne Steckdose ist der moderne Mensch völlig hilflos - denn ohne Strom funktioniert das schönste Smartphone nicht. Abhilfe naht: Wissenschaft und Unternehmen arbeiten an einer Synthese von High-Tech und Textil. Die mobile Stromversorgung in der Jacke naht.

Jeder mobile Arbeitnehmer in Deutschland kennt das Problem: Akku leer, nichts geht mehr. Die traurigen Konsequenzen: Der Kontakt zur Außenwelt bricht ab, der Chef tobt, die Kunden sind verärgert. Für den modernen Büromenschen auf Reisen ist eine produktive Tätigkeit ohne Handy und Laptop ausgeschlossen. Die gute Nachricht: Derart unerfreuliche Krisen des Arbeitslebens könnten in einigen Jahren der Vergangenheit angehören. Allmählich hält die Hochtechnologie auch in der Bekleidungsbranche Einzug. Wissenschaftler und Unternehmen experimentieren mit den Einsatzmöglichkeiten von High-Tech in Textilien. Ein vielversprechender Trend: Eingebaute Solarzellen in Mänteln, Jacken und Rucksäcken.

Die bislang üblichen Silizium-Solarzellen haben allerdings für Textilien einen entscheidenden Nachteil: Sie sind nicht faltbar. Abhilfe bringen könnte eine Neuentwicklung, die maßgeblich vom Freiburger Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) vorangetrieben wird: biegsame organische Solarzellen, die auf dünnen Folien angebracht sind. Interesse daran hat unter anderem der Münchner Traditionshersteller Lodenfrey.

«Das ist eine Sache, die finde ich sehr spannend», sagt Klaus Faust, der Chef von Lodenfrey Menswear. «Sie spazieren durch die Sonne und anschließend ist ihr Handy aufgeladen.» Die Solarjacke hat es allerdings noch nicht zur Marktreife geschafft. Denn Wissenschaftler und Unternehmen müssen bei Solar-Textilien allerlei technische Herausforderungen bewältigen - unter anderem das Problem der Waschmaschine. Bislang sind Solarzellen nicht für den Vollwaschgang bei 60 Grad ausgelegt.

Eigentlich hatten die Freiburger Wissenschaftler bei der Entwicklung der organischen Solarzelle einen anderen Abnehmerkreis im Sinn. «Das ist eine relativ junge Technologie, die langfristig einen Beitrag zur Energieversorgung liefern kann», sagt Sprecherin Karin Schneider. Die Zukunftsvision: Organische Solarfolien könnten auf Markisen oder Gebäudefassaden geklebt werden und dort Strom produzieren. Doch Interesse hat keineswegs nur die Bauindustrie, sondern eben auch die Bekleidungsbranche. «Von einer Herstellung im großen Stil sind wir noch ein bisschen weg, aber da ist viel im Fluss», sagt Schneider.

Jacke oder Pullover mit eingebautem Mini-Solarkraftwerk könnten noch andere Funktionen haben: «Denkbar sind zum Beispiel Sicherheitswesten mit eingebauter Beleuchtung», sagt Lodenfrey-Manager Faust. «Ein Gag für die Disco wäre auch möglich, dann leuchtet die Jacke im Rhythmus der Musik.» Lodenfrey experimentiert auch mit anderen Neuheiten: In Kooperation mit einem israelischen Erfinder tüftelt die Firma an einer Motorrad-Jacke mit eingebauter Klimaanlage. Eine weitere Option: Jacken und Mäntel mit eingebautem Heizgewebe. «Zum Beispiel eine leichte Jacke mit Kragenheizung für das Cabrio», sagt Faust. Auch für frierende S-Bahn-Pendler wäre ein beheizter Mantel in den kalten Wintermonaten möglicherweise eine attraktive Option.

Innovation sei auch für die Hersteller von Traditionsbekleidung wichtig, meint Faust. «Nur von der Tradition leben ist gut und schön, aber ein bisserl riskant.» Von zentraler Bedeutung sei die Vernetzung mit anderen Unternehmen und Wissenschaftlern, meint der Manager. «In der Bekleidung kann man nur zu tollen neuen Innovationen kommen, wenn man die Partner findet», sagt Faust. Denn ein Bekleidungshersteller ist nun mal kein High-Tech-Unternehmen.

An dieser Stelle kommt die Politik ins Spiel, denn eine wichtige Rolle spielen sowohl der Bund als auch die Landesregierungen, und zwar in zweierlei Hinsicht: Auf der einen Seite gibt es Zuschüsse für Forschungsprojekte, auf der anderen gibt es Programme, um Mittelständler und Wissenschaftler zusammenzubringen. Die organische Solarzelle wird vom Bund gefördert, und Lodenfrey hat für sein Projekt des heizbaren Gewebes auch einen «Innovationsgutschein» des bayerischen Wirtschaftsministeriums in Anspruch genommen - der Freistaat gibt 7500 Euro Zuschuss, das Unternehmen zahlt noch einmal die selbe Summe. «Es müssen nicht immer die großen Dinge sein, auch die kleinen helfen», sagt Faust dazu.

Das Wirtschaftsministerium ist auch zufrieden. Seit 2009 wurden 716 Innovationsgutscheine bewilligt - oft für Projekte, die auf den Blick wie ferne Zukunftsmusik wirken «Aus unserer Sicht ist das ein voller Erfolg», sagt ein Sprecher des Ministeriums. Doch bis zur vollen Marktreife solargetriebener Textilien werden wohl noch einige Jahre vergehen.

Quelle: n-tv.de / dpa>

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