Neue Technologie: Strom fürs Handy kommt aus dem Schuh

Ein solches System ließe sich beispielsweise in die Sohle von Schuhen einbauen, schreiben Tom Krupenkin und J. Ashley Taylor von der University of Wisconsin-Madison. Ihren Berechnungen zufolge könnte dies einen Ertrag von bis zu zehn Watt pro Fuß liefern - und damit ausreichend Energie, um beispielsweise Handy, Radio oder Laptop zu betreiben. Übertragen werden könnte der Strom entweder per Kabel oder aber auch drahtlos per Funkschnittstelle, sagen die Forscher. Im Gegensatz zu herkömmlichen Batterien und Akkus müsse dieses System zudem nicht extra aufgeladen werden. Die Energie werde schon durch normales Gehen konstant nachgeliefert.

"Menschen sind sehr starke energieproduzierende Maschinen", sagt Krupenkin. Ein sprintender Mensch könne bis zu ein Kilowatt Energie erzeugen. "Was bisher fehlte, war eine Technologie, mit der sich diese mechanische Energie effektiv in elektrische umwandeln lässt", sagt der Forscher. Das neue System schließe nun diese Lücke. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler ihr Verfahren für konkrete Anwendungen anpassen und so praktisch nutzbar machen.

Mikrotröpfchen im Dünnfilm-Sandwich

Die Basis der neuen Technologie bilden zahlreiche Tröpfchen einer leitfähigen Flüssigkeit. Diese liegen zwischen zwei Schichten eines speziell strukturierten Dünnfilms. Bestimmte Bereiche dieses Films sind leitend und dienen als Kontaktfläche. Bei mechanischem Druck oder Vibration bewegen sich die Tröpfchen, und ihre Überlappung mit der Kontaktfläche verändert sich. Wird sie kleiner, fließt ein Teil der normalerweise zwischen Dünnschicht und Tropfen gehaltenen elektrischen Spannung über einen elektrischen Leiter ab. Dieser "überschüssige" Strom kann nun zum Betreiben von elektrischen Geräten genutzt werden.

Je höher die Anzahl der aneinandergereihten Tröpfchen, desto höher sei dabei die Stromausbeute, sagen die Forscher. Ein in die Schuhsohlen integriertes System müsste rund 1.000 Tröpfchen umfassen, um rund zehn Watt pro Schuh zu liefern. In der Sohle bewegten sich die Tröpfchen in einem eng gewundenen Kanal zwischen zwei Flüssigkeitsreservoirs hin und her und erzeugten so Strom.

Neues System schließt Lücke zwischen ganz klein und ganz groß

Technologien, die mechanische Bewegung in elektrische Energie umwandeln, existierten bisher fast nur im Makro- oder Mikromaßstab, schreiben die Forscher. Auf der einen Seite stehen dabei Großgeräte wie Windanlagen, auf der anderen leistungsschwache Umwandler in Uhren oder einigen Sensoren. "Was bisher fehlte, ist die Leistung im Wattbereich", sagt Taylor. Diesen für die portable Elektronik benötigten Energiebereich decke nun das neue System ab.

Nach Ansicht der Forscher werden sich Akkus und Batterien zwar in naher Zukunft noch nicht komplett einsparen lassen. Das neue Verfahren könne aber dazu beitragen, ihre Zahl zu reduzieren. Damit würden dann auch Kosten und Umweltbelastung durch die Batterieproduktion und Entsorgung sinken.