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In Schwingung versetzt

Energiewandler nutzt Abwärme zur Energieversorgung elektrischer Geräte.

Der dünne Metallstreifen des Energiewandlers wird von einem Magneten nach oben gebogen.
Wie wäre es, wenn sich Maschinen selbst mit Energie versorgten? Dazu müssten die Geräte in ihrer Umgebung vorhandene Strahlung, Vibrationen oder Wärme in elektrische Energie wandeln können. Ingenieure erkunden derzeit, wie mithilfe dieses sogenannten "Energy Harvesting" beispielsweise Sensoren betrieben werden können. Sensoren zur Messung von Druck oder Temperatur sorgen in Produktionsanlagen rund um die Uhr für einen sicheren Betrieb. Meist werden diese Messgeräte heute mit Batterien betrieben. Dadurch entsteht jedoch ein hoher Wartungsaufwand; zudem belasten die gebrauchten Batterien die Umwelt. Wissenschaftler des KIT-Instituts für Mikrostrukturtechnik (IMT) haben einen Energiewandler entwickelt, der Abwärme in elektrische Energie wandelt. Kernstück des Energiewandlers ist ein dünner, etwa vier Millimeter langer und zwei Millimeter breiter Streifen aus einer speziellen Metalllegierung. Bei Temperaturänderungen von nur wenigen Grad Celsius wandeln sich die Eigenschaften dieser Legierung sprunghaft. Bei Umgebungstemperatur ist der Metallstreifen magnetisch, erwärmt man ihn, so wird er unmagnetisch und nimmt eine sogenannte Formgedächtnisgestalt an.Der Metallstreifen wird an einem Ende fest verankert, das andere Ende bleibt beweglich. Zunächst wird der Metallstreifen von einem Magneten ausgelenkt, dabei kommt er in Kontakt mit einer Wärmequelle, beispielsweise eine heiße Rohrleitung. Der Metallstreifen wird durch Erwärmung unmagnetisch und von der Formgedächtniskraft wieder zurückgestellt. Währenddessen kühlt sich das Metall wieder ab, wird daher auch wieder magnetisch. So kann der Bewegungsablauf von Neuem beginnen. Der Metallstreifen gerät in schnelle Auf- und Abwärtsbewegungen, beginnt also zu schwingen. Befestigt man am beweglichen Ende des Metallstreifens eine kleine Spule, kann diese im Feld des Magneten ein- und ausschwingen. Durch Induktion wird so in der Spule ein elektrischer Strom und damit elektrische Energie erzeugt. In der praktischen Anwendung ist es sinnvoll, mehrere Energiewandler beispielsweise entlang einer Rohrleitung zu platzieren und parallel zu schalten. Das KIT sucht Partner zur Weiterentwicklung der Technologie und zum Einsatz in der Praxis.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Stephan Barth, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Energie, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-25536

E-Mail: stephan.barth@kit.edu

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