Energy Harvesting Mehr Energie aus Vibration und Stößen

Das belgische Forschungszentrum IMEC und das niederländische Holst Center haben einen MEMS-Harvester entwickelt, der beim Fahren eines Autos so viel Energie erzeugen kann, dass batterielose Reifendruckkontrollsysteme möglich sind.

Der piezoelektrische Energy Harvester kann aus Vibrationen eine Leistung bis zu 489 µW erzeugen. Bemerkenswert ist, dass dieser Baustein gerade einmal 7 mm x 5 mm groß ist, sein Volumen liegt bei 0,08 cm³. Das bedeutet, er hat eine Leistungsdichte von 5 mW/cm³. Die maximale Energie kann der Harvester bei einer Vibrationsfrequenz von 1011 Hz liefern, der Resonanzfrequenz des Bausteins.

Der Harvester eignet sich aber nicht nur für die Energiegewinnung aus Vibrationen, sondern auch aus Stößen, wie sie etwa in Autoreifen auftreten. Die Messungen der Forscher haben ergeben, dass der Baustein, wenn er sich in einem Autoreifen befindet, bei einer Geschwindigkeit von 70 km/h konstant 42 µW liefern kann. Damit sollen sich energieautarke Sensornetzwerke ohne Batterie mit Energie versorgen lassen, wie etwa ein Reifendruckkontrollsystem.

Der MEMS-Baustein funktioniert mit einem Piezo-Element, das durch Vibrationen und Stößen eine elektrische Spannung erzeugt. Das IMEC kann diesen Harvester in kleinen Stückzahlen fertigen, der nächste Schritt dürfte also die Weiterentwicklung der Fertigung für größere Stückzahlen sein. Der Baustein wurde während des IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) in Washington vorgestellt.