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pte20200402003 Forschung/Entwicklung, Umwelt/Energie

Freie Energie: Forscher zapfen Magnetfelder an

Methode der Pennsylvania State University soll nächste Generation smarter Sensoren betreiben


Freie Energie aus Magnetfeldern lässt sich einfangen (Foto: Kai Wang, psu.edu)
Freie Energie aus Magnetfeldern lässt sich einfangen (Foto: Kai Wang, psu.edu)

State College (pte003/02.04.2020/06:05) - Forscher der Pennsylvania State University (Penn State) http://psu.edu haben eine Methode entwickelt, ungenutzte frei verfügbare Energie von Magnetfeldern in Elektrizität zu verwandeln. Mithilfe eines kleinen papierdünnen Geräts aus speziellem Kompositmaterial, das etwa in der Nähe von Lampen oder Stromkabeln platziert wird, lässt sich genug Energie erzeugen, um die nächste Generation von smarten Sensoren in Häusern und Fabriken zu betreiben, versprechen die Forscher.

Omnipräsente Energie

"Genauso wie Sonnenlicht eine frei verfügbare Energiequelle darstellt, die wir anzapfen können, gilt das auch für magnetische Felder", erklärt Shashank Priya, Professor für Materialforschung und Ingenieurwesen an der Penn State. "Egal, ob bei uns zuhause, im Büro oder im Auto - wir sind überall von dieser omnipräsenten Energie umgeben. Nun haben wir auch die Möglichkeit, dieses Hintergrundrauschen in brauchbare elektrische Energie zu konvertieren", betont der Experte.

Diese innovative Art der Energiegewinnung hat nach Auffassung ihrer Erfindung "viele praktische Anknüpfungspunkte" und soll vor allem in Bezug auf den Bau von smarten Häusern richtungsweisend sein. Denn dort sind viele kabellose Sensornetzwerke im Einsatz, die beispielsweise den Energieverbrauch überwachen oder verschiedene andere Kontrollsysteme regeln. "Es ist bekannt, dass man durch Automatisierung die Energieeffizienz solcher Gebäude deutlich verbessern kann. Unsere Technologie ist ein realistischer Weg, um all diese Sensoren mit Strom zu versorgen", so Priya.

Komposit aus zwei Werkstoffen

Um die Praxistauglichkeit ihres Ansatzes zu demonstrieren, hat der Forscher mit seinem Team ein rund vier Zentimeter großes papierdünnes Gerät entwickelt, das dort platziert wird, wo die magnetischen Felder am stärksten sind - beispielsweise bei Lampen oder Stromkabeln. Als Material setzt man auf eine Kompositstruktur aus zwei Werkstoffen: Einer davon ist mittels Magnetostriktion für die Verformung magnetischer Stoffe zuständig, der andere macht dank des piezoelektrischen Effekts daraus elektrische Spannung.

Das Gerät wurde in knapp zehn Zentimeter Entfernung zu einem herkömmlichen Heizofen positioniert und konnte dabei genug Strom generieren, um insgesamt 180 LED-Lampen zu versorgen. Bei einem Abstand von rund 20 Zentimetern reichte die Leistung noch für eine digitale Weckuhr. "Diese Ergebnisse zeigen einen deutlichen Fortschritt in Richtung einer nachhaltigen Energiegewinnung für integrierte Sensoren und kabellose Kommunikationssysteme", meint Priyas Projektkollege Min Gyu Kang.

(Ende)
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