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Energie ist allgegenwärtig

Anstatt Energie einfach nur verpuffen zu lassen, könnten und sollten wir sie lieber nutzen. Um bei der Energie Kosten zu sparen, kann man einerseits auf einen besonders günstigen Stromanbieter setzen, andererseits gibt es in jedem Haushalt viel Potenzial, Energie einzusparen. Eine Facette dessen liegt sicherlich in der Anschaffung moderner, energie-effizienter Haushaltsgeräte, die nach überschaubarer Zeit ihre Anschaffungskosten amortisieren (sollen). Was in diesem Zusammenhang gern verschwiegen wird, ist die Tatsache, dass zur Herstellung der vielen neuen Konsumgegenstände erst einmal sehr viel Energie aufgewendet werden muss mit allen belastenden Folgen für Umwelt und Atmosphäre. Dies lässt die Klimabilanz der neuen Produkte schnell ins Negative abrutschen.

Hinzu kommt das in Stein gemeißelte Mantra der Industrie, die Arbeitsplätze nur dann zu schaffen vermag, wenn die Gewinne grenzenlos sind, sprich: Wenn die Geräte mit Sollbruchstellen ausgestattet sind, um die Lebensdauer, die sie eigentlich haben könnten, auf ein Zehntel zu verkürzen. Im wahrsten Sinne dieses Wortes handelte es sich früher um sehr spezielle Plastikteile, die prinzipiell nicht reparierbar oder ersetzbar waren. Heute geht das viel eleganter, indem die Steuerungssoftware der Hardware mit einem Timer ausgestattet ist, der, gleich einem Computervirus, auf Totalausfall programmiert ist. Vor diesem Hintergrund lohnt es sich, weitere Möglichkeiten des Energiesparens ins Auge zu fassen, und dabei stoßen wir in letzter Zeit immer öfter auf die folgende Begrifflichkeit.

Was bedeutet Energy Harvesting?

Der unmittelbare Raumbereich im Umfeld des Toasters, der Kaffeemaschine, des Kühlschranks oder des Herdes ist unter anderem von elektromagnetischer Energie erfüllt. Harvesting bedeutet übersetzt „ernten“. Als Synonyme dazu stößt man in diesem Zusammenhang immer wieder auf die Begriffe:

  • Power Harvesting
  • Energy Scavenging (Energie-Plünderung)
  • Ambient Energy Harvesting

Als Energiequellen kommen dafür mehrere Ansatzpunkte und Funktionen an den verschiedenen Haushaltsgeräten in Betracht:

  • Lineare Bewegungen
  • Rotationen
  • Schwingungen oder Vibrationen
  • Wärmestrom
  • Luft- oder Flüssigkeitsströmungen
  • Elektromagnetische Wellen (Funk, Wärme, Licht)
  • Schallwellen

Beispiele aus aktueller Wissenschaft und Technik

BiogasanlageNeueste „Biobrennstoffzellen“ (BZ) erzeugen elektrische Energie aus Schweiß. Zu diesem Zweck werden goldene, scheibenförmige Anoden und Kathoden, die locker durch verdrillte Golddrähte miteinander verbunden sind, auf der Haut angebracht. Zum Beispiel auf die Haut des Unterarms aufgeklebt sorgt ein Enzym in dieser BZ für die Oxidation der im Schweiß enthaltenen Milchsäure. Dabei wird latente, chemische Energie frei, die in einen Stromfluss verwandelt wird, der beispielsweise einen MP3-Player oder einen Fitness-Tracker betreiben kann. Das US-Forscherteam um Amay Bandodkar entwickelte den Prototyp dazu. Dieses innovative Projekt wurde kürzlich im Journal „Energy and Environmental Science” präsentiert.

Sobald das BZ-Hautpflaster in den Handel kommt, entfallen fast alle Auflade-Prozeduren für Smartphone, Smartwatch, Tracker sowie all der anderen noch kommenden „smarten Wearables“ und damit verschwindet hoffentlich auch der unübersichtliche Wirrwarr in unserem häuslichen Netzteile-Salat. Global betrachtet werden damit nennenswerte Energiemengen eingespart.

Eine gute Kamera ist geradezu ein Energiefresser. Es ist immer wieder ärgerlich, wenn man unterwegs auf super Fotomotive stößt, die Kamera zur Hand hat, diese aber bereits am untersten Balken des Lademodus angelangt ist. So oder ähnlich ist es wohl auch Euisik Yoon widerfahren, der in Ann Arbor an der Universität von Michigan an einer Kamera tüftelt, die nicht mehr aufgeladen werden muss. Die Idee ist übrigens nicht neu, doch führten die bisherigen Ansätze in dieser Richtung noch nicht zum Erfolg.

Das neue Konzept sieht nun vor, dass ein WLAN-Chip die Fotos übertragen soll. Dazu verwandelt die Bildsensorfläche das einfallende Licht direkt in elektrische Signale. Durch eine zusätzliche Solarzelle wird gleichzeitig ausreichend Strom produziert. Der Prototyp kann bereits bis zu 15 Bilder pro Sekunde senden. Der in diesem Rahmen entwickelte Bildsensor verfügt über die heute mögliche höchste Leistungsdichte im Sektor des Energy Harvesting.

Wenn die Sonne hell vom Himmel scheint, strömen durchschnittlich 60.000 lx durch die Luft und der Sensor schafft tatsächlich 15 Bilder pro Sekunde. Normalerweise bedeutet unser Tageslicht eher 20.000 bis 30.000 lx, was mit einer moderaten Absenkung der Bildrate auf ungefähr sieben Bilder pro Sekunde verbunden ist. Für die meisten Hobby-Fotografen ist diese Leistung schon heute ausreichend.

Fazit:

Kleingeräte, die mit wenig Energie betrieben werden können, werden in Zukunft keine Energieversorgung im herkömmlichen Sinne über die Steckdose oder Netzteile mehr brauchen. Auf der Basis des Energy Harvestings kann die benötigte Energie in den meisten Fällen direkt aus der unmittelbaren Umgebung abgezapft werden, wenn es in der Nähe andere Gerätschaften gibt, die ihrerseits ausreichend mit Energie versorgt werden, was fast immer, insbesondere in unseren Haushalten der Fall ist. Ganz neu ist das Konzept übrigens nicht. Erinnert sei an jene „Laubenpieper“, die besonders in Berlin kurz nach dem Zweiten Weltkrieg ihren Strom aus der Luft abzapfen konnten, wenn sich ihr Garten nur nahe genug an einer starken Radio- oder Fernsehsendeanlage befand.

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