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So ließe sich das Smartphone beim Spazieren aufladen

von Cindy Michel
Smartphones, Wearables oder Fitnesstracker sind hilfreiche Begleiter im Alltag. Aber nur, solange der Akku hält. Mühselig. Mit einer Erfindung deutscher Forscher könnten sich die Gadgets künftig von selbst mit Energie versorgen.

Es passiert immer dann, wenn weder Steckdose noch Ladekabel in Reichweite sind: Der Akku des Smartphones wird leer. Ohne Strom oder eine Möglichkeit, die Geräte wieder aufzuladen, werden die praktischen Begleiter nutzlos. Was aber, wenn man gar keine Steckdosen bräuchte, um das Telefon aufzuladen? Oder es gar nicht erst leer werden würde?

Diese Fragen stellten sich Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und entwickelten tragbare Geräte, die körpereigene Bewegungsenergie in Strom umwandeln. Wichtig war den Forschern aus Karlsruhe, dass der Nutzer dabei keine extra Kraft aufwenden muss: „Will man Bewegungsenergie des Körpers ernten, besteht die Herausforderung darin, dass die Stromerzeugung vom Nutzer keinen zusätzlichen Kraftaufwand erfordert“, sagt der Leiter der Forschungsgruppe Christian Pylatiuk. Dies scheint dem Mediziner und seinem Team mit den Body Energy Harvesting Systems gelungen zu sein – eines trägt man unter den Füßen, das andere am Handgelenk.

Das System für die Füße setzt auf Körpergewicht. Unter Ferse und Ballen des Nutzers ist jeweils ein kleines mit Flüssigkeit gefülltes Kissen angebracht. Diese beiden sind wiederum mit einem Schlauch verbunden, durch den beim Auftreten und Abrollen Öl hin und her gepumpt wird. So wird ein Kolben bewegt, der einen kleinen Generator antreibt. Das KIT vergleicht die Konstruktion mit einem „Gezeitenkraftwerk im Miniaturformat“. Im Normalformat stehen diese Kraftwerke an Meeresbuchten oder Flußmündungen und nutzen die Lage- und Bewegungsenergie von Wasser, um Strom zu erzeugen.  

Momentan testen Pylatiuk und sein Team das Minielektrizitätswerk in einer mit Sensoren versehenen Fußprothese, die die Bewegungen des Trägers unterstützt. „Man könnte den Mechanismus aber genauso gut in einem Sportschuh unterbringen und einen Tempotrainer oder Leistungsdiagnostik damit betreiben“, sagt Pylatiuk. Die maximale Leistung des „Body Energy Harvesting Systems“ für den Fuß erzeuge im Schnitt 800 Milliwatt Strom bei normaler Schrittgeschwindigkeit und benötige keine Extraenergie, erklärte Pylatiuk auf Nachfrage von WIRED.  

Den zweiten Minigenerator aus Karlsruhe trägt der potenzielle Stromerzeuger beim Gehen wie eine Uhr am Handgelenk. Was sich einfach anhört, stellte die Wissenschaftler vor eine Herausforderung. Denn im Gegensatz zu den gleichförmigen und kalkulierbaren Bewegungen eines Roboters sind die eines Menschen unstet und spontan. Ein Problem, wenn man einen Generator betreiben will, denn dazu sind gleichmäßige Bewegungen notwendig.

Die Forscher suchten nach Lösungsansätzen und fanden sie bei einer altbewährten Technik: Bei Automatikuhren wird die Feder letztlich durch genau diese Armbewegungen des Trägers gespannt – Energie wird mittels Schwungmasse gespeichert. In der Karlsruher Konstruktion habe man diese allerdings durch einen Induktionsmotor ersetzt, so Pylatiuk. In diesem würde ein Exzenter einen Magneten in einer Spule vor und zurück bewegen. Die maximale Leistung dieses Systems fürs Handgelenk beträgt aktuell gerade mal 2,2 Milliwatt – zu wenig, um ein Smartphone aufzuladen. Doch bis Ende des Jahres wolle Pylatiuk Ergebnisse für eine leistungsfähigere Version für den Consumer Bereich präsentieren.   

Ganz neu ist die Idee der Karlsruher nicht, denn auch andere Wearables nutzen Bewegungsenergie zur Stromerzeugung. Ampy etwa ist eine tragbare Smartphone-Batterie, die beim Sport geladen wird. Bodenkacheln, die beim betreten Strom erzeugen, entwickelte das britische Unternehmen Pavega. Dank dieser Kinetik-Platten können etwa die Straßenkinder aus dem brasilianischem Armenviertel Favela Morro da Mineira in Rio de Janeiro nun auch nachts auf ihrem Fußballplatz kicken, denn die Kinetikplatten speisen ihre Energie in die Flutlichtmasten um den Platz.

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