Polymer-Energy-Harvester

Polymer-Energiewandler eingebettet in die Sohle eines Laufschuhs.
© Fraunhofer IPMS
Polymer-Energiewandler eingebettet in die Sohle eines Laufschuhs.
Datentransmitter an einem Tablet.
© Fraunhofer IPMS
Datentransmitter an einem Tablet.

Die Umwandlung der kinetischen Energie menschlicher Bewegungen in elektrische Energie ist in den letzten Jahren ein attraktiver Ansatz für den Energieversorgung von drahtlosen elektronischen Geräten geworden. Die Kombination aus Energiegewinnung und portabler am Körper getragener Elektronik bildet ein autarkes System, welches zum Beispiel in Fitnessgadgets zum Tracken von Temperatur, Geschwindigkeit und Positionsdaten Anwendung findet.

Basierend auf neuartigen elektroaktiven Polymeren wurde ein innovatives Energy-Harvesting-System entwickelt, welches klein genug ist, um in eine Schuhsohle integriert zu werden. Das Element, das mechanische in elektrische Energie umwandelt, basiert auf dünnen Polymerfilmen mit großer relativer Permittivität. Verglichen mit traditionellen piezoelektrischen Konzepten funktioniert dieses Element nicht-resonant und kann für Energy-Harvesting aus mechanischen Energiequellen auch im Niederfrequenzbereich optimiert werden.

Ein erster Demonstrator eines in einen Schuh integrierten Polymer-Energy-Harvesters ist verfügbar. Er ist in der Lage, einige µWs Energie zu erzeugen, wenn er einer mechanischen Deformation durch für den menschlichen Gang typischen Druck und Frequenzbereich ausgesetzt wird. Der Wandlerschaltkreis ist hierbei auf die Versorgung eines RF-Transmittermodul abgestimmt.

Das Harvester-System (Element und Schaltkreis) kann für andere Anwendungen wie etwa auf die Versorgung einer Vielzahl anwendungsspezifischer Elektroniken angepasst werden.