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Energy Harvesting

Wie wählt man die richtigen Komponenten für die Energieernte aus?

22. Mai 2012, 17:14 Uhr | Karin Zühlke

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Interessanter Energiespeicher: Dünnschichtbatterien

»Eine Anwendung unter Sonnenlicht ist in seinem Energiebudget einfacher voraus zu berechnen, weil unsere Sonne jeden Tag und damit planbar aufgeht. In diesem Anwendungsfall stellen sich dann vor allem die Fragen, in welchen Zeitabständen die Elektronik aktiv sein soll und welcher Energiespeicher hierfür geeignet ist«, führt Delmer aus. Praktikabel sind allerdings nur solche Energiespeicher, die eine hohe Anzahl an Ladezyklen erlauben. Wiederaufladbare Knopfzellen beispielsweise haben nur 1000 Ladezyklen und würden nur etwa 2-3 Jahre durchhalten. Als zweites Entscheidungskriterium für den Energiespeicher nennt Delmer den Ladestrom: »In Energy-Harvesting-Anwendungen stehen nur sehr kleine Ladeströme im µA-Bereich oder wenige mA zur Verfügung. Die Batterie muss also auch mit diesem niedrigen Strom zu laden sein.« Gleichzeitig stehen die Entwickler jedoch vor der Herausforderung, dass im aktiven Betrieb der Elektronik, speziell wenn eine Funkübertragung zum Einsatz kommt, der notwendige Strom für die Anwendung schnell 10-50mA für kurze Impulse benötigt. Es ist laut Delmer sogar durchaus möglich, gänzlich ohne Energiespeicher auszukommen: »Verwendet man beispielsweise ein thermoelektrischen Element, dann ist es vielleicht nur notwendig, dass die Anwendung aktiv ist, solange die zu überwachende Anlage in Betrieb ist und Abwärme produziert.«

Eine relativ neue Technologie zur Energiespeicherung sind Dünnschichtbatterien oder Mikroenergiezellen. Ihr Vorteil besteht in ihrer Festkörperform, die einen sicheren und umweltfreundlichen Betrieb ermöglichen. Als Materialien werden meist Lithiumkobaltoxid (LiCoO2) für die Kathode und Lithium oder ein anderes Metall als Anode verwendet. Als Feststoffelektrolyt kommt Lithiumphosphoroxynitrid (LiPON) zum Einsatz. Die Menge des verwendeten Lithiums ist dabei recht klein. Dennoch gibt es seitens der EU für diese Produktgruppe noch keine separate Kategorie, weshalb die gleichen Fracht- und Entsorgungsregeln gelten wie für normale Li-Ionen Akkus.