Fortschritt

Strom aus dem Turnschuh: Forscher entwickeln mobile Minikraftwerke

Strom einfach beim Spaziergang zu erzeugen und so mobile Begleiter mit Energie zu versorgen, klingt immer noch sehr nach Zukunftsmusik. Forscher am Karlsruher Institut für Technologie haben unter anderem ein Mini-Kraftwerk entwickelt, das auch in einen Sportschuh eingebaut werden könnte.

22.08.2017, 16:02 Uhr
Smartphone Sport© Maridav / Fotolia.com

Karlsruhe - Smartphone, MP3-Player, Herzschrittmacher oder Insulinpumpe: Eine wachsende Zahl elektronischer Begleiter erleichtert unser Alltagsleben. Doch so nützlich die smarten Helfer auch sein mögen, ihr steter Hunger nach Strom ist ein Problem. Die Lösung: Stromversorgung mittels körpereigener Bewegungsenergie. Daran arbeiten Forscherinnen und Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

"Will man Bewegungsenergie des Körpers ernten, besteht die Herausforderung darin, dass die Stromerzeugung vom Nutzer keinen zusätzlichen Kraftaufwand fordert", sagt Christian Pylatiuk vom Institut für Angewandte Informatik (IAI). Mit seinem Team hat der Mediziner zwei Systeme entwickelt, die diesem Anspruch genügen soll.

Mini-Gezeitenkraftwerk unter dem Fuß

Eine Konstruktion, die an den Füßen befestigt wird, nutzt das Körpergewicht beim Gehen. Unter Ferse und Ballen des Läufers ist dabei je ein kleines mit Flüssigkeit gefülltes Kissen angebracht. Beim Auftreten und Abrollen wird Öl durch eine Schlauchverbindung dazwischen hin und her gepumpt und treibt - ähnlich einem Gezeitenkraftwerk im Miniaturformat - einen Kolben, der wiederum einen Generator antreibt. Das Minielektrizitätswerk hat Pylatiuk derzeit in einer mit Sensoren versehenen Fußprothese eingebaut, die Bewegungen des Trägers aktiv unterstützt. "Man könnte den Mechanismus aber genauso gut in einem Sportschuh unterbringen und einen Tempo-Trainer oder Leistungsdiagnostik damit betreiben", sagt Pylatiuk.

Stromgenerator am Arm

Ein anderer Generator kann wie eine Uhr am Arm getragen werden. Die besondere Schwierigkeit sei hier: Um einen Generator zu betreiben, müssten die sehr unsteten Armbewegungen in eine gleichmäßige Bewegung umgewandelt werden. Pylatiuk hat dafür auf eine bewährte Technik zurückgegriffen: "Die Funktionsweise ähnelt der einer Automatik-Uhr." Im Gegensatz zum Uhrwerk, wo die Energie mittels Schwungmasse, die eine Feder spannt, gespeichert wird, ist ein Induktionsmotor aktiv, in dem Magneten in einer Spule vor und zurück bewegt werden. Die maximale Leistung von 2,2 Milliwatt reicht zwar noch nicht, um etwa ein Hörgerät zu betreiben oder ein Smartphone aufzuladen. Das Institut will aber erste Ergebnisse einer leistungsfähigeren Version Ende des Jahres präsentieren.