Körpereigene Energie nutzen

Der Strom kommt aus der Steckdose – produziert von riesigen Kraftwerken, Windrädern oder Solarkollektoren. Doch längst arbeiten weltweit Wissenschaftler an einer Energieversorgung, die im Wortsinn naheliegend ist: Sie zapfen die Energie an, die in unserer Umgebung sowie in uns selber steckt.

Auch Peter Spies vom Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) macht das. „Die Grundidee ist die: Menschen verbrauchen nicht nur Energie, sie wandeln auch selber welche um. Und das können wir nutzen.“ Zum Beispiel die Körperwärme, die wir alle abstrahlen. Die normale Körpertemperatur beträgt rund 37 Grad, an der Hautoberfläche sind es immerhin noch 25 bis 30 Grad. Das ist in unseren Breitengraden recht häufig ein paar Grad wärmer als unsere Umgebung. Und genau aus diesem Temperaturunterschied können Peter Spies und seine Kollegen Strom gewinnen.

Thermoelektrische Generatoren erzeugen Energie durch Handauflegen

Technische Grundlage dafür sind so genannte thermoelektrische Generatoren, kurz TEG. Diese beispielsweise zweimal zwei Zentimeter großen und wenige Millimeter dicken Bauteile aus unterschiedlichen Halbleitermaterialien nutzen eine Entdeckung, die der Arzt und Physiker Thomas Seebeck vor knapp 200 Jahren gemacht hat. Wenn in einem Thermogenerator ein Temperaturgefälle auftritt, wandern Elektronen von der warmen zur kalten Seite: Strom fließt. Durch pures Handauflegen auf einen solchen TEG entstehen so Spannungen im Millivolt-Bereich. Peter Spies: „Von uns entwickelte Spannungswandler transformieren die aus Körperwärme gewonnene Energie in eine wesentlich höhere Ausgangsspannung.“ Damit lassen sich elektronische Kleingeräte wie Sensoren, Funk-Sendeempfänger und Displays mit Spannungen von 3,3 Volt ganz ohne lästige Verkabelung oder Batterien betreiben.

Menschenfreundliche Stromerzeugung

Eine Vision wie aus dem legendären Science-Fiction-Film „Matrix“ wird damit Wirklichkeit: Dort lieferte die Körperwärme der Menschen Energie für die Maschinerie der Überwesen. Doch die tatsächlichen Anwendungsmöglichkeiten der kabellosen Stromerzeugung sind profaner und vor allem menschenfreundlicher. Mess- und Kontrollsensoren am Krankenbett und beim Sport können sich selbst versorgen. In der Haustechnik sind energieautarke Messfühler für Temperatur und Feuchtigkeit denkbar: einfach an die Wand kleben, fertig.

Das große Temperaturgefälle an Bord von Flugzeugen reicht aus, um die Elektronik am Sitzplatz ohne Kabelsalat mit Strom zu versorgen. Weil hier ganz autark Energie geerntet wird, spricht man in der Fachwelt auch vom „Energy Harvesting“. Und ernten kann man da noch viel mehr. Peter Spies: „Auch aus der Bewegung des menschlichen Körpers sowie aus Vibrationen und Licht lässt sich Strom gewinnen.“ Mit einem Dynamo am Knie etwa wird Energie aus der Pendelbewegung beim Gehen oder Joggen gewonnen. Forschungen des US-Militärs arbeiten an dem Ansatz, in die Schuhe von Soldaten Mini-Kompressoren einzusetzen. Jeder Schritt dieser Stiefel soll Strom erzeugen, um elektronische Ausstattung direkt am Körper zu betreiben

Wussten Sie eigentlich, dass…

…ein Mensch durchschnittlicher Größe in seinem Körperfett so viel Energie speichert, wie eine tausend Kilogramm schwere Batterie. Die kann angezapft werden, zum Beispiel beim Laufen.