Dieses funktioniert im Prinzip wie eine Solarzelle, die Lichtenergie in elektrischen Strom umwandelt. Anstelle des Lichts wird hier allerdings Energie in Form von Mikrowellen «abgezapft», die von anderen Energiequellen wie Satelliten- oder WLAN-Signalen stammt.
«Unsere Forschungsarbeit demonstriert einen einfachen und kostengünstigen Ansatz für die elektromagnetische Energiegewinnung», erklärt Steven Cummer, Professor für Elektro- und Computertechnik an der Duke University und Chef-Designer des Projekts. «Das schöne an dem Konzept ist, das seine Basisbausteine sowohl für sich selbst stehen als auch zusammenarbeiten können. Will man die gewonnene Energie erhöhen, muss man lediglich mehr Blöcke aneinander reihen», stellt der Wissenschaftler klar. Das Anwendungspotenzial sei vielseitig. «Mit zusätzlichen Modifikationen könnte diese Art der Energiegewinnung in ein Handy verbaut werden, um dieses kabellos wieder aufzuladen, wenn es gerade nicht gebraucht wird», erläutert der Forscher seine Vision.
Leistung einer Solarzelle
Um dieses ambitionierte Ziel erreichen zu können, haben Cummer und seine Kollegen Allen Hawkes und Alexander Katko ein innovatives Instrument entwickelt, das von der Funktionsweise her ein wenig an eine Solarzelle erinnert.
Kabelloses Instrument zapft Energie von Satelliten oder WLAN ab. (Symbolbild) /
Statt Lichtenergie «erntet» das Gerät allerdings die Energie von Mirkowellensignalen und wandelt diese in sofort nutzbaren Strom um. Ermöglicht wird dies durch die Verwendung spezieller Metamaterialien, die mithilfe ihrer besonderen Strukturen und Eigenschaften verschiedene Formen von Wellenenergie einfangen können.
«Wir wollen die höchstmögliche Energieeffizienz erreichen», betont Hawkes. Bisherige Versuche seien mit einem Ergebnis von sechs bis zehn Prozent in dieser Hinsicht nicht zufriedenstellend gewesen. «Mit dem neuen Design ist es uns gelungen, diesen Wert dramatisch auf 37 Prozent zu steigern, was in etwa mit der Leistung von Solarzellen vergleichbar ist», ergänzt der US-Ingenieur.
Energie aus Vibrationen
Das «Anzapfen» von überschüssiger Mikrowellenenergie ist eine Idee, die nicht nur die Forschungsarbeit des Teams der Duke University zu neuen kreativen Lösungen anspornt. Auch an der Universität Tokio wird bereits an einer Technologie gearbeitet, die künftig kleine Küchen-Gadgets mittels geringer Strahlungsmengen von Mikrowellenherden betreibbar machen soll. «Unser Ansatz ermöglicht es aber prinzipiell auch, ganz andere Frequenzen und Arten von Energie wie etwa Vibrationen oder Klangenergie zur Stromgewinnung zu nutzen», so Alexander Katko. «Bislang ist die meiste Arbeit zu Metamaterialien aber rein theoretisch. Wir zeigen, dass diese Materialien auch für Konsumentenanwendungen nützlich sein können.»
