Microchip des MIT lädt durch Hitze, Licht und Vibration

Unter „Energy Harvesting“ versteht man die Gewinnung kleinerer Mengen elektrischer Energie, beispielsweise aus Temperaturunterschieden, Luftströmungen oder Vibrationen. Mit Hilfe der spannenden Technik können mobile Endgeräte mit geringer Leistung direkt aus Energiequellen in ihrer Umgebung betrieben werden. So gibt es beispielsweise bereits Armbanduhren, die nur durch die Bewegung des Handgelenks mit Strom versorgt werden. Wissenschaftlern des renommierten amerikanischen Massachusetts Institute of Technology (MIT) ist es nun gelungen einen Microchip zu entwickeln, der die für seinen Betrieb nötige Energie – im Gegensatz zu früheren Modellen – aus mehreren Quellen gleichzeitig gewinnen kann. Dies könnte der erste Schritt in Richtung autarker und batteriefreier Stromversorgung diverser Elektrogeräte sein.

Der von dem MIT-Professor für Elektrotechnik und Informatik Anantha Chandrakasan und seinem Doktoranden Saurav Bandyopadhyay entwickelte Mikrochip gewinnt seine Energie gleich dreifach, nämlich aus Sonnenlicht, Hitze und Vibrationen. Während sich bisherige Computersysteme, die Elektrizität aus der Umgebung erzeugen konnten, immer auf die zum jeweiligen Zeitpunkt stärkste Energiequelle beschränkten, kann die Innovation also die Energie bündeln und alle drei Quellen gleichzeitig nutzen. Wie die Forscher erklären, ist das beispielsweise ein großer Vorteil, wenn ein in der freien Natur angebrachter Sensor mit Strom versorgt werden muss, beispielsweise um die Belastungen von Rohrleitungen oder Brücken zu messen.

Laut Bandyopadhyay lag die größte Herausforderung in der Entwicklung eines möglichst energiesparenden Steuersystems, das die unterschiedlichen Volt-Ausgaben der drei Stromversorger bündelt, statt immer nur einen davon anzuzapfen. So erzeugt nämlich ein Photovoltaikmodul zwischen 0,2 und 0,7 Volt, ein piezoelektrischer Generator bis zu fünf Volt und ein thermoelektrisches System 0,02 bis 0,15 Volt. Der innovative Energy-Harvesting-Chip des MIT kann nun mit diesen unterschiedlichen Werten arbeiten und ist durch eine neuartige „Dual-Path“-Technik auch noch sehr viel effizienter. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen kann er nämlich entweder direkt durch den Strom aus den Quellen, oder durch einen integrierten Speicher – der überschüssige Energie aufnimmt – betrieben werden.

Matthias Schaffer

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