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Neue Sensoren zapfen Energie aus der Umgebung ab

Von Batterien unabhängige Sensoren und Mikrosysteme könnten viele Bereiche der Technik revolutionieren. Insbesondere im Bereich der Gebäudetechnik ist es jetzt gelungen, die ersten autarken Systeme zu installieren.

Dabei handelt es sich um Sensoren, die ihre Energie aus der unmittelbarem Umgebung schöpfen. In der Regel wird hierbei die mechanische Energie aus Umgebung, wie beispielsweise Schwingungen innerhalb von Gebäuden, in elektrische Energie umgewandelt.

Anwendungen sind auch im Freizeitbereich denkbar. Ein Beispiel liefert ein, an einem amerikanischen Institut entwickelter Sportschuh, der in der Sohle eine spezielle Keramik enthält, die durch den Druck des Trägers genügend Strom liefert, um einen Navigationssender zu betreiben.


WebReporter: GerdHarz
Rubrik:   Wirtschaft
Schlagworte: Energie, Sensor
Quelle: www.extremnews.com

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26 User-Kommentare Alle Kommentare öffnen

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02.12.2008 08:59 Uhr von GerdHarz
 
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Hat jemand weitere Ideen, welche Energiequellen aus der Umgebung man noch anzapfen könnte? Ich freue mich schon auf eine lebhafte Diskussion!
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02.12.2008 09:16 Uhr von Airnu
 
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Wow, sehr gute News: Mir würde da spontan eine belebte Einfallstraße oder eine Zugstrecke als Nutzung einfallen.
Gibt es Angaben bezüglich der Kosten?
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02.12.2008 09:39 Uhr von Kepas_Beleglorn
 
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Weitere Möglichkeit: Also besonders in Gebäuden fällt mir spontan noch eine weitere Energiequelle ein: Stromleitungen. Nein, nicht zum direkt anzapfen, das wäre ja langweilig. Aber eine Komponente die nahe genug bei einer vorhandenen Stromleitung installiert wird, könnte unter Umständen das Induktionsfeld der Stromleitung nutzen.
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02.12.2008 10:04 Uhr von Sarah0117
 
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Kosten und Nutzen? Wenn der Kosten/Nutzen Faktor, gut ist, dann wird sich diese Technik sicherlich durchsetzten.
Auf jeden Fall sehr fipfige Erfinder :-)
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02.12.2008 10:38 Uhr von Michimon25
 
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Schwingungen: Also es gibt Bodenelemente die Schwingungen/Druck durch Schritte in Elektrizität umwandeln. Diese Technik wird in einer Discothek in Amsterdam eingesetzt und versorgt die Disco mit 50% des benötigten Stroms. Für diese Technik sehe ich gerade in öffentlichen Gebäuden, Eingangshallen oder eben Discotheken gute Chancen.

Ansonsten fällt mir da noch die Körperwärme als bisher ungenutzte Energie ein.
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02.12.2008 12:04 Uhr von ThomasHambrecht
 
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Alternativ kann man auch 20 Meter Draht zwischen 2 Bäumen spannen und dahinter eine Glühbirne mit normalem Glühdraht anschliessen. In der Regel reicht die Sendeleistung des nächsten Rundfunksenders für volle Beleuchtung. Wurde früher oft verwendet für Gartenhäuschen ohne Stromanschluss.
Achtung: Das ist strafbar - bitte nicht nachmachen.
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02.12.2008 12:35 Uhr von Jester84
 
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Viele Möglichkeiten: In öffentlichen Gebäuden ließe sich diese Technik sicher gut einsetzen.
Wo viele Leute sind, entstehen ja sicher auch ausreichend Schwingungen (siehe halt die benannte Diskothek in Amsterdam).
In Sportzentren/-Hallen z.B. wäre es sicher überaus effizient.

Sollte sich der Platz- sowie Gewichtsbedarf in geringem Rahmen halten, wäre vielleicht sogar eine Nutzung in Hybrid- und Elektrofahrzeugen denkbar.
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02.12.2008 12:45 Uhr von phil_85
 
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Die Idee: aus mechanischer Arbeit und Wärme Strom zu gewinnen ist ja schon etwas älter. Funktioniert auch schon eine Weile.

Allerdings sind diese Effekte relativ gering in ihren Ausmaßen, wodurch sie bisherige Sensoren nicht betreiben konnten (zu hoher Energiebedarf).

Durch geschickte Fabrizierung konnte nun sowohl die Ausbeute etwas erhöht werden, als auch der Verbrauch gesenkt, das ist sehr schön.

Viele weitere Effekte gibt es nicht, außer dem piezoelektrischen und pyroelektrischen. Aber dennoch erstaunlich, was für Zusammenhänge dort existieren.

PS: Das ist wohl einer der Gründe, wieso die Halbleiterphysik der beliebteste Zweig der Physiker ist...es gibt dort noch einiges zu entdecken und nichts funktioniert heute mehr ohne.


@Kepas_Beleglorn: Klar, durch die Induktion können sie Energie aufnehmen, doch kommt diese sowieso aus der Stromleitung, man verbraucht also hierbei Strom (und zwar meist mehr als bei direkter Versorgung). Ist also ziemlich unsinnig :)
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02.12.2008 12:47 Uhr von phil_85
 
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Nachtrag: Die Effekte werden übrigens auch andersrum genutzt.
Piezoelektrische Elemente für die Positionierung von extrem empfindlichen Geräten (z.B. Elektronentunnelmikroskop, Atomic Force Microscope). Durch Spannungen, dehnen sich die Kristalle im nm-Bereich aus.

Der pyroelektrische Effekt wird auch zur Kühlung von Halbleiterlasern genutzt. Hier heißt das Element dann Peltierelement
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02.12.2008 12:49 Uhr von phil_85
 
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Huch da kamen noch weitere Kommentare: @ThomasHambrecht: Früher ging das. Heutzutage bei weitem nicht mehr. Außerdem entzieht man damit dem Signal Leistung, wodurch dieses schlechter empfangen werden kann!

50% des Stromes einer Disco aus so einer Technik? Das halte ich jetzt für ein Gerücht! Discos haben einen enormen Energieverbrauch und diese Bauelemente sind nicht so extrem wirksam. Sonst hätte die Autoindustrie diese schon lange eingebaut. Ebenso die Bahn.
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02.12.2008 12:50 Uhr von killozap
 
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Das gibt es doch schon ewig! wenn man die Automatik-Armbanduhr nimmt, die läuft auch...
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02.12.2008 13:07 Uhr von quade34
 
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Körperwärme nutzen: Ach da möchte ich doch nicht mit machen, entzieht mir jemand Wärme, dannfriere ich. Nicht empfelenswert. Quade
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02.12.2008 13:18 Uhr von ArrowTiger
 
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@ThomasHambrecht: -- "Achtung: Das ist strafbar - bitte nicht nachmachen."

Wieso ist das verboten?

Interessant, daß das auch mit Leuchten funktionieren soll. Ich kannte das nur von den alten Mini-Radios, die ihre Betriebsenergie direkt aus der Leistung der Sender umwandelten.
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02.12.2008 13:34 Uhr von nobody4589
 
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idee ist recht alt: die idee gibts schon seit jahrzehnten
bis jetzt wurde sowas aber nur in kleinem ausmaße durchgesetzt
schade dass man wärme nicht so einfach nutzen kann:(
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02.12.2008 13:43 Uhr von ThomasHambrecht
 
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@ArrowTiger sagen wir so, die Rundfunkstationen reagieren sehr sauer, da das Erzeugen von 50 Watt Sendeleistung um ein vielfaches teurer sind als der reine Strom. Du nimmst dem Sender die Sendeleistung weg. Vor allem wenn das mal 100 Gartenhäuschen gleichzeitig machen hat der Sender ein ernsthaftes Problem.
Ich glaube Neonrühren funktionieren - ausprobieren und besser nicht erwischen lassen. In der 70er Jahren hat der Rundfunk solche Gartenhäuschen wirklich kontrolliert - man wusste ja, welche Gemarkungen ohne Stromanschluss sind und musste nur die Augen aufmachen.
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02.12.2008 13:50 Uhr von HarryL2
 
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Ein paar extra Mikrofone ins Handy die den Akku aufladen. Funktioniert aber nur bei Frauen....
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02.12.2008 14:11 Uhr von Antidotes
 
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Konzert: Ich denke bei lauten Konzerten könnten unter umständen die starken bässe zurück in Strom gewandelt werden. Die Boxen haben bis 10 000 watt RMS leistung. Und viel der umgesetzten Lautstärke geht verloren. Wär doch cool wenn man diese zurück in Energie gewinnen könnte.
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02.12.2008 15:42 Uhr von maki
 
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Luftdruckänderungen über eine: Barometerdose mit angekoppeltem Feingetriebe + Mikrodynamo oder Piezokette als E-Energie in Kondensator "abspeichern".

Grundidee (mechanisch) ist aber nicht von mir und schon weit über hundert Jahre alt.
Aktuell eingesetzt in den "Atmos"-Uhren von z.B. "Jaeger LeCoultre" ( http://weltderuhren.blogspot.com/... )

http://www.dg-chrono.de/...
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02.12.2008 15:55 Uhr von ArrowTiger
 
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@ThomasHambrecht: Danke für die Infos.

-- "Du nimmst dem Sender die Sendeleistung weg."

Mir fehlt da offenbar das physikalische Verständnis. Die Leistung wird doch ohnehin abgestrahlt. Kann da wirklich was weggenommen werden? Ich dachte immer, die Sendeleistung würde nur den Empfangsradius erhöhen.

Man lernt nie aus... :-)
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02.12.2008 16:02 Uhr von killerfaultier
 
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Naja Ich denke sobald man Strom aus Energie erzeugt, die absichtlich erzeugt wurde, z.B. vom Fahrrad oder der Musikanlage wird das nicht viel bringen.

Wenn man beim Fahrrad den Dynamo anschaltet, muss man kräftiger treten - ganz einfach.

So ist das auch bei den "bösen Energieverschleudernden Glühdraht-Lampen", die erzeugen 80% Wärme und 20% Licht und gelten aufgrund der verschwendeten Wärme als Klimakiller. Wenn man jetzt LEDs dafür einsetzt, braucht man mehr Heizungskosten - auch nicht besser...

Wenn man das Induktionsfeld eines Stromkabels anzapft und es dadurch "durcheinander" bringt, wird der Stromfluss auch negativ beeinflusst.

Wenn man die Körperwärme nutzt, muss der Körper mehr nachheizen. Dafür muss man mehr essen und Essen verbraucht viel Energie und CO2.

Ganz einfach: Energie entsteht nicht und sobald man Energie "erzeugt" oder anzapft, fehlt sie woanders.
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02.12.2008 16:05 Uhr von killerfaultier
 
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@ArrowTiger: Natürlich wird dann die Sendeleistung geringer.

Nach deinem physikalischen Verständniss könnte man ja einen Sendemast bauen und da dann 100000 20m-Draht-Kabel daneben bauen und so Strom erzeugen. Wenn du das schaffst, wirste Multimilladär xD (Pepetuum mobile heisst das glaub^^)

Ich kannte jemanden, der wohnte neben einem Sendemast und hatte ein älteres Radio, das lief ohne Stromquelle. Man konnte es praktisch nicht ausschalten xD
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02.12.2008 16:11 Uhr von maki
 
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Du fabrizierst damit: (überspitzt dargestellt) einen "Kurzschluss" des Senders.

Zur Verdeutlichung (wieder überspitzt und technisch inkorrekt) :

- Antenne auf Sendemast ist Pluspol und die Erde ist Minuspol.

Ein normales Radio nimmt sich nur "0,000001" Prozent der Sendeenergie, um die gesendete (aufmodulierte) Information zu Gehör zu bringen (gilt auch die alten batterielosen Detektorempfänger - dort wurde/wird aber mehr Energie aus der Luft gesaugt).

Die Gartenbeleuchtung in Sendernähe hingegen greift sehr dicht am Sendemast den Pluspol (kontaktfrei)* auf und leitet die Energie (über Vorwiderstand Glühlampe(nkette)) direkt in die Erde (Minuspol).

*Vergleichbar mit den lustigen "Plasmakugeln", wo man sehen kann, wie die Energie kontaktlos von der "Fingerantenne" angezogen wird.
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02.12.2008 16:20 Uhr von ArrowTiger
 
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@killerfaultier und maki: Danke, jetzt wird mir das schon klarer. Wie gesagt, ich habe von dieser Materie so gut wie keine Ahnung. Finde es aber spannend.

Ich hatte wohl grob das Bild eines Wasserfalls im Kopf, der ja auch immer weiter fällt, auch wenn z.B. Turbinen im Weg sind. Genauer betrachtet wird das Wasser dabei aber auch langsamer. Denkfehler... ;-)

Zum Glück steht unser Gartenhäuschen uneinsehbar. Für irgendwas müssen die GEZ-Beiträge ja gut sein... ;-)
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02.12.2008 18:29 Uhr von killozap
 
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Das mit den Sendern: klappte auch nur ganz früher richtig gut, später sind die Sender durch andere Abstrahl-Charakteristiken nicht mehr so stark in nächster Nähe. Früher konnte man einfach Strippen im garten spanne, Glimmlampen (die gab es damals, z.B. der Glimmteil in Bienenstock-Form) anschließen und es wurde Licht.

Die sog, Detektor-Radios klappen auch heute noch und sind nicht verboten, da die verwendeten Kopfhörer nicht wirklich Leistung verbraten. Heute kann man einen Detektor mit einer Diode und ein paar anderen Bauteilen bauen, früher wurde anstatt der Diode der sog. Detektor-Kristall benutzt. Da musste man dann mit einer Spitze eine Stelle drauf finden, um den kristall als Diode bzw. Gleichrichter laufen zu lassen...
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02.12.2008 19:28 Uhr von maki
 
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@Wolfsburger: "Einmal optimal installiert könnte so eine Anlage quasi ewig weiter laufen. "

So wie z.B. funkgezündete Bömbchen, die man schon beim Bau einer Bank irgendwo im Beton eingiesst? *fg*
Reicht ja, wenn die nur einmal pro Woche oder Monat die Empfangseinheit unter Strom setzen. :-)

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