Körperwärme ersetzt Batterie

10.02.2009 - Deutschland

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Integrierte Schaltungen IIS entwickelten einen weltweit einzigartigen Spannungswandler, der mit minimalen Eingangsspannungen ab 20 Millivolt arbeiten kann. Kleinste aus der Umwelt gewonnene Energien betreiben damit elektrische Kleinstverbraucher.

Ein mp3-Player, der nie mehr an die Steckdose muss? Der Jogger, der sich Puls- und Atemfrequenz beim Sport einfach auf einem Armband anzeigen läßt? Beides ganz ohne Batterien oder Akkus? Das ist keine Zukunftsmusik, sondern gegenwärtiger Stand der Fraunhofer-Forschung. Den benötigten Strom gewinnen diese Geräte z. B. aus der menschlichen Körperwärme.

Bei 2° C Temperaturunterschied wie beispielsweise zwischen menschlicher Haut und Raumklima liefert ein 2 mal 2 cm großer Thermogenerator zusammen mit dem neuen Spannungswandler- IC bis zu 4 mW. Weitere ausreichende Energiequellen für den neuen IC wären Solarzellen bei geringer Beleuchtung oder Brennstoffzellen. Wird die so gewonnene Energie über längere Zeit gesammelt und in einer Batterie gespeichert, können damit auch größere Energieverbraucher wie mp3-Player oder PDA betrieben werden.

Der lediglich 1,5 mm x 1,5 mm große IC versorgt kommerzielle Elektronik wie Sensoren, drahtlose Funk-Sendeempfänger und Displays mit Spannungen von z. B. 3,3 Volt. Der Wirkungsgrad liegt dabei je nach Last und Eingangsspannung bei 30 bis zu80 Prozent. Dies ist weltweit die erste Lösung, die mit nur 20 Millivolt Versorgungsspannung auskommt. Solch kleine und entsprechend günstig herzustellende Spannungswandler sind in vielen Anwendungsgebieten von großem Vorteil, wie in der Medizintechnik, bei Gebäude-, Kraftfahrzeug- und Automatisierungstechnik und in der Logistik.

Der Spannungswandler entstand innerhalb des Fraunhofer-Projekts »Thermoelektrische Nanokomposite «. Diese zielt auf die Entwicklung von Thermogeneratoren speziell zur dezentralen Energieerzeugung für autarke Sensor-/ Aktor-Netzwerke. Hierzu werden Lösungsansätze zur Herstellung von hocheffizienten polykristallinen thermoelektrischen Materialien und Bauelementen realisiert, sowie die für den Einsatz als Thermogenerator notwendigen hochintegrierten elektronischen Schaltungen entwickelt.

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