Wo Energie geerntet und überwacht wird

Die Professur Mess- und Sensortechnik der Technischen Universität Chemnitz präsentiert vom 22. bis zum 24. Mai 2012 Lösungen zur Energieversorgung von autarken Sensorsystemen und zur Diagnose von Batterien auf der Nürnberger Messe Sensor + Test. Die Wissenschaftler beteiligen sich am mitteldeutschen Gemeinschaftsstand „Forschung für die Zukunft“, Halle 12, Stand 587.

Energie „wächst“ fast überall

Durch Energy Harvesting und drahtlose Kommunikation können Sensorsysteme ohne Zuleitungen und Batterien realisiert werden. Energie wird dabei aus der Umgebung gewonnen. Im Gegensatz zu den allgemein bekannten Energiequellen der Natur wie Licht und Wind, geht es beim Energy Harvesting – der Energieernte – beispielsweise um Vibrationen, Temperaturunterschiede, Luftströmungen und mechanische Bewegungen. Auf der Messe in Nürnberg stellen die Chemnitzer eine Lösung vor, um Energie aus elektrostatischen Feldern zu gewinnen und dadurch drahtlose Sensorknoten an Hochspannungsleitungen zu versorgen. Außerdem informieren sie über Hybridstrategien beim Energy Harvesting.

Hierbei werden mehrere Energiequellen gekoppelt: „Man kann beispielsweise auf der Rückseite von Solarzellen thermoelektrische Generatoren anbringen. Die Solarzellen werden warm und diese Energie kann man somit wieder einfangen“, erklärt Christian Viehweger von der Professur Mess- und Sensortechnik und ergänzt: „Dabei schlägt man neben der Energiegewinnung noch zwei weitere Fliegen mit einer Klappe: Durch den Einsatz von zwei Wandlern erhöht sich die Zuverlässigkeit des Systems. Und die Solarzellen werden durch die thermoelektrischen Generatoren gekühlt, was ihren Wirkungsgrad verbessert.“

Darüber hinaus informieren die Chemnitzer über Energy Harvesting für die Industrieautomatisierung. Hierbei wird innerhalb von Fabrikanlagen durch Energy Harvesting Energie gewonnen, mit der Sensorknoten versorgt werden, die wiederum die Anlagen überwachen. „Dieses Themengebiet behandeln wir erst seit Kurzem. Vor allem hierbei erhoffen wir uns von der Messeteilnahme weitere Kontakte und neue Partnerschaften“, so Viehweger.

Die Batterien von Elektroautos ständig im Blick

Als zweiten Schwerpunkt präsentieren die Wissenschaftler ihre Forschung zur Diagnose von Batterien und Energiespeichern. Hierbei arbeiten sie mit der Impedanzspektroskopie, mit der unzugängliche Messgrößen rechnerisch ermittelt werden können. „Wir beschäftigen uns in mehreren Projekten mit den unterschiedlichen aktuellen Aspekten der Batteriediagnose, unter anderem in zwei Nachwuchsforschergruppen“, sagt Professurmitarbeiter Paul Büschel.
Ziel ist die vollautomatisierte Überwachung von Einzelzellen bis zu großen Batterien, wie sie zum Beispiel in Elektroautos und bei der Speicherung von regenerativen Energien erforderlich sind. Auf der Messe Sensor + Test zeigen die TU-Wissenschaftler neue Algorithmen für diese Zustandsdiagnose, die sich auch für die Online-Diagnose während des Betriebes im Elektrofahrzeug oder in Smart Grids eignen.

Neben diesen beiden Schwerpunkten informieren die Chemnitzer Wissenschaftler über ihre Forschung rund um Sensoren, die auf Impedanz oder auf Carbon Nanotubes basieren. Sie präsentieren Wirbelstrom- und Leitfähigkeitssensoren sowie kleberlose Dehnungssensoren und massendrucktaugliche Druck- und Dehnungssensoren.

Weitere Informationen erteilt Thomas Keutel, Telefon 0371 531-36523, E-Mail thomas.keutel@etit.tu-chemnitz.de.