Metrology for Energy Harvesting
Tragbare Elektronik- und Kommunikationsgeräte sind aus unserer modernen Gesellschaft nicht mehr wegzudenken. Zumeist werden die Niedrigenergie-Geräte mit Batterien oder Spannungswandlern betrieben.Laut einer Statistik des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit aus August 2010 werden allein in Deutschland pro Jahr über 1,5 Mrd. Batterien und Akkumulatoren in den Verkehr gebracht, was einer Masse von 33.000 t entspricht. Die Anzahl an Starterbatterien liegt bei 14 Mio. Die Batterien enthalten Metalle, die die Umwelt am Ende ihres Lebenszyklus verschmutzen können. Dies ist insbesondere relevant, dass die Rücknahmerate pro Jahr für Gerätebatterien bei etwa 40 % liegt. Quecksilber, Blei und Cadmium sind als die gefährlichsten Metallanteile zu betrachten. Das Forschungsprojekt "Energy Harvesting" unterstützt direkt das politische Ziel,die Anzahl an Primärbatterien deutlich zu verringern.
Die bislang weitgehend unerschlossenen Energiequellen aus menschlichen und natürlichen Aktivitäten in Form von Abwärme, Bewegung und Vibration können sich zum Betrieb moderner elektronischer Geräte eignen. Die meisten Maschinen und Anlagen arbeiten mit einem Wirkungsgrad von höchstens 33 %, so dass zwei Drittel der Energie als Abwärme oder Vibration ungenutzt bleiben. Die Abwärme von Automobil-Abgasen beispielsweise liegt im mittleren Energiebereich, was ausreichend wäre, um die Batterie aufzuladen. Niedrigstenergiebereiche von µW bis mW wären für tragbare Geräte der Unterhaltungs- und Informationstechnik nutzbar. Durch die Entwicklung neuer Technologien für Mikro- und Nanogeneratoren, ein Ziel des Projektes, soll eine entsprechende Anwendung realisiert werden.
Durch das Projekt sollen innerhalb Europas messtechnische Rahmenbedingungen und eine Wissensplattform geschaffen werden, die die Entwicklung effektiver und wirtschaftlich erfolgreicher Energy-Harvesting Technologien unterstützt. Sowohl die neuartige Anwendung bekannter Technologien wie auch die Entwicklung neuer Techniken und Materialien sind Gegenstand der Forschungsaktivitäten, un den zunehmenden Bedarf an Generatoren für Energy-Harvesting zu erfüllen. Das Projekt wird von der PTB koordiniert.
Der Schwerpunkt der fachlichen Arbeiten durch die PTB liegt zum einen auf der Entwicklung einer rückführbaren Metrologie für die Ermittlung der Umwandlungseffizient von Mikrogeneratoren. Zum anderen konzentrieren sich die Aktivitäten auf die Entwicklung eines präzisen und rückführbaren Messverfahrens zur Bestimmung des Seebeck-Koeffizienten mit dem Ziel, künftig Referenzmaterialien für Seebeck-Koeffizienten bereitstellen zu können. In Verbindung mit anderen physikalischen Größen lässt der Koeffizient Rückschlüsse auf die Effizienz der Umwandlung von thermischer in elektrische Energie zu.Der dritte Arbeitsschwerpunkt bezieht sich auf die Messung von nicht-harmonischem, aperiodischem und nicht-stationärem elektrischem Energieertrageinschließlich der erforderlichen Rückführung auf das internationale Einheitensystem.
Weitere Informationen über das Projekt und die weiteren Projektpartner:
www.emrp-metrology-for-energy-harvesting.blogspot.com
Ansprechpartner:
Dr. Jürgen Melcher
Tel.: 0531 - 592 2100
E-Mail: juergen.melcher@ptb.de
bzw.
Dr. Torsten Funck
Tel: 0531 - 592 2130
E-Mail: torsten.funck@ptb.de
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