Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Energiepotenzial analysieren

02.05.2012
Sensoren, Funksender und GPS-Module haben einen geringen Stromverbrauch. Wenige Milliwatt genügen für ihren Betrieb. Energie aus der Umwelt – etwa aus Temperaturunterschieden, Licht oder Vibrationen – kann den Bedarf möglicherweise decken. Ob das Energiepotenzial ausreicht, ermittelt ein neuartiges Messgerät.

Mit hoher Geschwindigkeit rast der Güterzug durch die Landschaft, die Waggons rattern über die Gleise. Unsanft werden sie hin- und hergeschüttelt. Je unebener die Schienen, desto stärker fallen die Stöße aus. Diese Vibrationen liefern Energie, mit der sich elektronische Kleingeräte aufladen lassen: Beispielsweise erhalten Sensoren, die die Kühltemperatur überwachen oder GPS-Empfänger, die die Position der Waren orten, auf diese Weise Strom.


Forscher befestigen den Datenlogger an einem Container. © Fraunhofer IIS

Vibrationen ersetzen Batterie
Energy Harvesting nennen Experten die zugrunde liegende Technologie, bei der aus alltäglichen Quellen wie Temperatur- und Druckunterschieden, Luftströmungen, mechanischen Bewegungen oder Vibrationen Energie gewonnen wird. Doch reicht diese tatsächlich aus, um elektronische Mikrosysteme zu versorgen? Auskunft darüber gibt der Datenlogger des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS, der ebenfalls mit an Bord ist. Dieses kompakte System analysiert und charakterisiert das nutzbare Energiepotenzial, in diesem Fall die bei der Fahrt erzeugten Schwingungen. Es misst entscheidende Parameter der Vibrationsquelle wie beispielsweise Amplitude und Frequenzspektrum der Beschleunigung. »Mit den gewonnenen Daten lassen sich Vibrationswandler wie etwa piezoelektrische Generatoren so auslegen, dass sie Sensoren, Funksendeempfänger, Tracking-Systeme und andere Kleingeräte mit geringem Stromverbrauch mit ausreichend Energie versorgen«, erläutert Dr.-Ing. Peter Spies, Gruppenleiter am IIS. »Bisherige Tracking-Systeme funktionieren nur mit Batterie. Diese müssen jedoch immer wieder ausgewechselt werden, was sehr aufwändig und kostspielig ist. Durch Energy Harvesting können wir Batterien und Kabel ersetzen«. Nicht nur Logistikprozesse lassen sich so unterstützen, die »abgeerntete« Energie kann für viele Anwendungen genutzt werden – etwa um Pulsmesser, Sensoren in Waschmaschinen und Produktionsanlagen oder Messsysteme in Autos, die den Reifendruck prüfen, aufzuladen.

Bestandteile des Datenloggers sind ein Beschleunigungssensor, ein GPS-Modul, ein Mikrocontroller, eine SD-Karte sowie eine WLAN-Schnittstelle. Der Sensor misst die Beschleunigung des Güterzugs in drei Achsen. Parallel dazu ermittelt das GPS-Modul die Position des Fahrzeugs und speichert die Daten zusammen mit den Beschleunigungswerten auf der SD-Karte. Anhand dieser Parameter lässt sich die Geschwindigkeit des Zugs und die zur Verfügung stehende Energiemenge bestimmen. »Wir können den Energiewandler dann optimal auf die Anwendung abstimmen«, sagt der Forscher.

Der Datenlogger ist bereits in Güterwaggons, Lkws und Maschinenanlagen im Einsatz. Derzeit entwickeln Spies und sein Team ein komplettes Tracking-System, das neben GSM-Modul und GPS-Empfänger einen Vibrationswandler umfasst, der mechanische in elektrische Energie konvertiert. Einen Prototyp des Datenloggers zeigen die Forscher vom IIS auf der Messe Sensor+Test 2012 vom 22. bis 24. Mai in Nürnberg in Halle 12, Stand 202.

Dr.-Ing. Peter Spies | Fraunhofer Forschung Kompakt
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/mai/energiepotenzial-analysieren.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Medica 2017 – TU Kaiserslautern präsentiert Fortschritte in der Medizintechnologie
20.10.2017 | Technische Universität Kaiserslautern

nachricht Biokunststoffe könnten auch in Traktoren die Richtung angeben
18.10.2017 | Hochschule Hannover

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Im Focus: Neue Möglichkeiten für die Immuntherapie beim Lungenkrebs entdeckt

Eine gemeinsame Studie der Universität Bern und des Inselspitals Bern zeigt, dass spezielle Bindegewebszellen, die in normalen Blutgefässen die Wände abdichten, bei Lungenkrebs nicht mehr richtig funktionieren. Zusätzlich unterdrücken sie die immunologische Bekämpfung des Tumors. Die Resultate legen nahe, dass diese Zellen ein neues Ziel für die Immuntherapie gegen Lungenkarzinome sein könnten.

Lungenkarzinome sind die häufigste Krebsform weltweit. Jährlich werden 1.8 Millionen Neudiagnosen gestellt; und 2016 starben 1.6 Millionen Menschen an der...

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Das Immunsystem in Extremsituationen

19.10.2017 | Veranstaltungen

Die jungen forschungsstarken Unis Europas tagen in Ulm - YERUN Tagung in Ulm

19.10.2017 | Veranstaltungen

Bauphysiktagung der TU Kaiserslautern befasst sich mit energieeffizienten Gebäuden

19.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden Hinweise auf verknotete Chromosomen im Erbgut

20.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Saugmaschinen machen Waschwässer von Binnenschiffen sauberer

20.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Strukturbiologieforschung in Berlin: DFG bewilligt Mittel für neue Hochleistungsmikroskope

20.10.2017 | Förderungen Preise