Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Elektronik-Schaltkreis läuft mit Baumstrom

09.09.2009
Energie reicht für den Betrieb verbrauchsarmer Sensoren

Forscher an der University of Washington (UW) haben einen elektronischen Schaltkreis entwickelt, der mit einer äußerst ungewöhnlichen Stromquelle auskommt: einem Baum.

Dieser liefert zwar nur eine Eingangsspannung im Millivoltbereich, doch aufgrund das speziellen Designs des Schaltkreises ist das genug, wie die Wissenschaftler in einer kommende Ausgabe des Journals Transactions on Nanotechnology berichten.

"Unseres Wissens nach ist dies die erste von Experten begutachtete Publikation darüber, dass jemand ein Gerät betreibt, nur, indem er Elektroden in einen Baum steckt", sagt Babak Parviz, UW-Professor für Elektrotechnik. Er ist der Ansicht, dass Bäume in Zukunft genug Strom für bestimmte nanoelektronische Geräte liefern können.

Wie die UW-Forscher festgestellt haben, produziert eine auf dem Universitäts-Gelände verbreitete Ahorn-Art eine Spanung, die bis zu einige Hundert Millivolt (mV) betragen kann. Um diese geringe Eingangsspannung nutzbar zu machen, haben die Ingenieure einen Boost-Wandler entwickelt, der Eingangsspannungen ab 20 mV auf eine Ausgangsspannung von 1,1 Volt konvertieren kann - was immer noch weniger ist, als die Nennspannung einer Knopfzelle. Die Bauteile des UW-Schaltkreises wiederum sind nur 130 Nanometer groß und der mittlere Verbrauch liegt bei zehn Nanowatt.

"Normale Elektronik wird mit den Spannungen und Strömen, die ein Baum liefert, nicht funktionieren", hält Parviz fest. Selbst der Spezial-Schaltkreis verbringt einen guten Teil der Zeit in einem energiesparenden Schlafzustand. Damit das System nicht in diesem Zustand einfriert, wurde ein spezielles Uhrelement verbaut, das alle paar Sekunden einen Weckimpuls gibt. Dennoch sehen die Forscher ein Potenzial, mit Baumstrom speziell energieeffiziente Nanotechnologie zu versorgen. Denkbar seien Baumsensoren, die beispielsweise Auskunft über Umweltbedingungen geben oder Waldbrände detektieren. Auch könne das Signal Aufschluss über den Gesundheitszustand des Baumes geben.

Der Baumstrom entsteht nicht aufgrund der Verwendung von Elektroden aus verschiedenen Metallen und den chemischen Reaktionen, die für das Funktionieren einer "Zitronenbatterie". Das haben schon vor rund einem Jahr Forscher am Massachussetts Institute of Technology (MIT) http://www.mit.edu festgestellt. Laut Parviz sei bisher nicht genau klar, wie die Spannung entsteht. "Es scheint in Bäumen eine Signalübertragung ähnlich jener im menschlichen Körper zu geben, aber mit geringerer Geschwindigkeit", meint er. Das MIT-Team allerdings hatte den Effekt einem Ungleichgewicht zwischen dem pH-Wert im Baum und dem umgebenden Erdreich zugeschrieben.

Auch am MIT hat man darauf gesetzt, mittels Baumstrom Sensoren zur Warnung vor Waldbränden zu betreiben. Die Entwicklung eines drahtlosen Sensornetzwerks für diesen Zweck wurde vom Start-up Voltree Power http://voltreepower.com vorangetrieben. Ende Juni dieses Jahres hat das Unternehmen gemeldet, dass ein erster Feldtest unter Aufsicht des United States Forest Service http://www.fs.fed.us und des Bureau of Land Management erfolgreich verlaufen sei.

Thomas Pichler | pressetext.austria
Weitere Informationen:
http://www.washington.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neuro-Robotik ermöglicht Querschnittsgelähmten selbstständig zu essen
07.12.2016 | Eberhard Karls Universität Tübingen

nachricht Höhere Energieeffizienz durch Brennhilfsmittel aus Porenkeramik
05.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Im Focus: Significantly more productivity in USP lasers

In recent years, lasers with ultrashort pulses (USP) down to the femtosecond range have become established on an industrial scale. They could advance some applications with the much-lauded “cold ablation” – if that meant they would then achieve more throughput. A new generation of process engineering that will address this issue in particular will be discussed at the “4th UKP Workshop – Ultrafast Laser Technology” in April 2017.

Even back in the 1990s, scientists were comparing materials processing with nanosecond, picosecond and femtosesecond pulses. The result was surprising:...

Im Focus: Wie sich Zellen gegen Salmonellen verteidigen

Bioinformatiker der Goethe-Universität haben das erste mathematische Modell für einen zentralen Verteidigungsmechanismus der Zelle gegen das Bakterium Salmonella entwickelt. Sie können ihren experimentell arbeitenden Kollegen damit wertvolle Anregungen zur Aufklärung der beteiligten Signalwege geben.

Jedes Jahr sind Salmonellen weltweit für Millionen von Infektionen und tausende Todesfälle verantwortlich. Die Körperzellen können sich aber gegen die...

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher entwickeln Unterwasser-Observatorium

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

HIV: Spur führt ins Recycling-System der Zelle

07.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Mehrkernprozessoren für Mobilität und Industrie 4.0

07.12.2016 | Informationstechnologie