Leitungsnetz schöpft Energie aus Schweiß

"Wearable Microgrid" der UCSD ist flexibel, waschbar und wird auf Textilien aufgedruckt

Wearable-Shirt betreibt LCD-Armbanduhr (Foto: ucsd.edu; Lu Yin)

San Diego (pte002/11.03.2021/06:05)

Nanoingenieure der University of California, San Diego (UCSD) http://ucsd.edu haben ein kleines tragbares Leitungsnetz entwickelt, das Energie vom menschlichen Körper generieren und speichern kann, um damit elektronische Geräte zu versorgen. Der „Wearable Microgrid" besteht aus drei Teilen: Biotreibstoffzellen, die mit Schweiß betrieben werden, elektronischen Generatoren, die über Bewegungen angetrieben werden und Superkondensatoren, die als Energiespeicher fungieren. Alle Einzelteile sind flexibel, waschbar und können auf Textilien einfach aufgedruckt werden.

[b]Nachhaltig und verlässlich[/b]

„Wir setzen auf das Konzept von Microgrids, um tragbare Systeme zu kreieren, die auf eine nachhaltige, verlässliche und unabhängige Art und Weise betrieben werden können", erklärt Lu Yin, PhD-Student an der UCSD Jacobs School of Engineering. „Genauso wie ein Microgrid in einer Stadt eine Reihe von verschiedenen lokalen, erneuerbaren Energiequellen wie Wind- oder Solarenergie miteinander verbindet, integriert auch ein tragbarer Microgrid Geräte, die lokal Energie von verschiedenen Körperteilen abzapfen", erläutert der Forscher das Grundprinzip.

Für seinen Wearable Microgrid kombiniert Yin dabei flexible elektronische Bauteile, die er auf ein T-Shirt aufgedruckt und derart positioniert hat, dass eine optimale Energiegewinnung erzielt wird. So befinden sich etwa Biotreibstoffzellen auf Brusthöhe an der Innenseite des Textils. Geräte, die Bewegungsenergie in Elektrizität verwandeln – sogenannte triboelektrische Generatoren – sitzen hingegen auf der Außenseite des Shirts an den Unterarmen und an der seitlichen Hüfte. „Wenn man beides zusammennimmt, gleichen sich die Defizite gegenseitig aus. So wird ein schneller Start und ein kontinuierliches Aufladen ermöglicht", betont der Experte.

[b]Synergetisch und komplementär[/b]

In der Praxis funktioniert das Ganze dann folgendermaßen: die triboelektrischen Generatoren erzeugen Energie sobald der Nutzer sich zu bewegen beginnt noch bevor es zu einer Schweißbildung kommt. Sobald der User dann schwitzt, kommen die Biotreibstoffzellen ins Spiel und generieren ihrerseits Energie – und das auch dann noch, wenn der Träger der smarten Kleidung schon längst wieder aufgehört hat, sich zu bewegen. „Das System läuft synergetisch und komplementär", erläutert Yin.

Um den Wearable Microgrid zu testen, wurden mehrere 30-minütige Sessions mit Probanden durchgeführt. Diese bestanden jeweils aus einer zehn Minuten andauernden Belastungsübung wie Radfahren oder Laufen und einer anschließenden 20-minütigen Ruhephase. Das System war dabei in der Lage, eine LCD-Armbanduhr und ein kleines elektrochromes Display – ein Gerät, das je nach Spannung die Farben ändert – während der gesamten Session mit Strom zu versorgen.

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