Erschütterungen, denen Güter beim Transport im Lkw, im Zug oder auf einem Schiff ausgesetzt sind, lassen sich nutzbringend verwerten: Mithilfe der Stöße und Vibrationen lässt sich elektrischer Strom erzeugen, mit dem sich zum Beispiel Batterien nachladen lassen. Eine Vorrichtung dafür stellten fünf Stundenten der University of Arizona auf einem Kongress vor.
Einige Unternehmen überwachen den Weg ihrer Waren online durch Sender, die von GPS-Satelliten angepeilt werden. “Diese Überwachungs-Einheit ist an eine Lithium-Ionen-Batterie angeschlossen, die etwa zwei bis vier Wochen lang Strom liefert”, berichtet Elektrotechnik-Student David Tinnin. “Danach muss sie an einer externen Stromquelle aufgeladen werden.” Dieses Manko wollten die Studenten beheben: Ihr Ladegerät liefert verbrauchten Strom ständig nach ? zumindest, solange es in Bewegung ist.
Die Stromquelle sind drei unterschiedlich große piezokeramische Plättchen. Sie erzeugen elektrischen Strom, wenn ihre Form verändert wird. Das sanfte Schaukeln eines Schiffes oder das Geruckel eines Lkw bringt – je nach Rüttel-Frequenz – mindestens eines der Plättchen zum Schwingen. Dadurch entsteht ein unregelmäßiger Wechselstrom.
Die Studenten entwickelten einen ausgeklügelten Mikrokontroller, mit dem sie die Schaltung steuern. Mithilfe eines Gleichrichters wandeln sie den Wechselstrom in Gleichstrom um, mit dem ein kleiner Kondensator aufgeladen wird. Sobald dort eine bestimmte Spannung überschritten ist, wird ein größerer Kondensator angesteuert, mit dessen Hilfe dann die Batterie aufgeladen wird. Der Mikrokontroller erkennt unter anderem, welches der Plättchen gerade am meisten Strom produziert und steuert dieses an.
Die Ladestation erzeugt zwar nur winzige Strommengen – dem Team zufolge würde es 40 Tage dauern, um eine Batterie komplett aufzuladen. “Das ist aber gar nicht nötig”, sagt Elektrontechnik-Student Kyle Zukowski. “Die Batterien sind am Anfang ja voll. Wir müssen nur genug Strom produzieren, um sie wieder nachzuladen.”
Ute Kehse
