Grüner Strom aus schwimmenden Elastomerfolien

Mit rund 33 % ist Wasser der bedeutendste erneuerbare Energieträger Bayerns. Doch vor allem konventionelle Kleinstwasserkraftwerke mit überschaubarem Ertrag sind aufgrund ihres Eingriffs in das Ökosystem umstritten. Eine umweltschonende Alternative sind Elastomermaterialien, die mechanische Energie von Wasserströmungen in kleinen Flüssen direkt in elektrische Energie umwandeln.

Bild: Fraunhofer ISC
Die Anregung der Silikonmembranen erfolgt über den Unterdruck in den wasserdurchströmten Venturi-Rohren... mehr...

Bis 2025 sollen heimische erneuerbare Energiequellen 40 % des bayerischen Strombedarfs decken. Das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC setzt dafür auf Wasserkraft: Die Würzburger Forscher nutzen stark dehnbare, hauchdünne Elastomerfolien, die wie ein Kondensator funktionieren. Die Folien aus Silikon sind beidseitig mit einer elastischen leitfähigen Schicht sowie einer isolierenden Schutzschicht versehen.

In kleinen Flüssen und Bächen installiert, wird durch einen Wechselzyklus aus Dehnung und Entspannung die mechanische Bewegungsenergie des Wassers direkt in elektrische Energie umgewandelt. In gedehntem Zustand wird die Folie durch das Anlegen einer hohen elektrischen Spannung geladen. Anschließend wird das Elastomer wieder mechanisch entspannt. In diesem Zustand ist die elektrische Energie höher und wird über eine Schaltung entnommen. „Dieser Kreisprozess aus Spannung und Entspannung erfolgt einmal pro Sekunde“, erläutert Dr. Bernhard Brunner, Projektleiter und Wissenschaftler am ISC. „Legen wir eine Spannung von 4000 V an, können wir bei jeder Dehnung eine elektrische Leistung von 100 mW pro Folie erzeugen.“

Doch wie gelingt die periodische Dehnung der Folien? Hierfür haben Brunner und sein Team ein mechanisches Anregungskonzept umgesetzt: Strömt Wasser durch ein verengtes Rohr, entsteht in diesem ein Luftunterdruck – auch Venturi-Effekt genannt –, der die Elastomerfolie dehnt. Der Unterdruck wird durch Öffnen eines Belüftungsventils ausgeglichen, was die Elastomerfolie wieder in den ungedehnten Zustand versetzt. Der Clou: Das Ventil ist selbststeuernd, es öffnet und schließt sich selbsttätig ohne Elektronikeinsatz.

Über den Foliendurchmesser können die Forscher den Druck anpassen. Dadurch ist der Generator im Hinblick auf die Strömungsgeschwindigkeiten der Gewässer skalierbar. Das komplette System aus Folien, Rohr, Ventil, Pumpe, Luftleitung, Elektronik und Gleichrichter ist modular aufgebaut, auch der Rohrdurchmesser lässt sich einstellen. Es eignet sich vor allem für kleine Flüsse mit Wassergeschwindigkeiten ab 0,5 m/s und Wassertiefen ab 0,5 m. 1000 solcher Anlagen könnten eine Gesamtleistung von 876 MWh pro Jahr ins Netz speisen.

- von skr
 
© elektronikinformationen.de 2017
Alle Rechte vorbehalten

Newsletter

elektronik informationen Newsletter
immer gut und topaktuell informiert
Mail

Melden Sie sich für unseren kostenlosen E-Mail-Newsletter an - neue Produkte, Veranstaltungen, aktuelle Forschung und Lesetipps sowie die Vorschau auf das nächste Heft.

jetzt anmelden

*Sie können sich selbstverständlich jederzeit vom Newsletter wieder abmelden. Den Abmeldelink finden Sie am Ende jedes Newsletters.

Lesetipp

Mit Strom aus der Dose

Mit Strom aus der Dose

Das intelligente Zuhause ist keine Zukunftsvision mehr. Heizung, Beleuchtung, Elektogeräte mit einem Wisch am Smartphone steuern – die nötigen Daten liefern zahllose Sensoren in Echtzeit. Jeder dieser Messfühler braucht eine zuverlässige Stromversorgung, und kleine AC/DC-Leistungsmodule sind prinzipiell dafür geeignet. Doch nicht jedes ist auch den Besonderheiten des Smart Home gewachsen. von ml mehr...

Lesetipp

Wichtig ist die Größe

Wichtig ist die Größe

Bei vielen Geräten ist der Lüfter des Netzteils maßgeblich für den Geräuschpegel verantwortlich. Welche Möglichkeiten gibt es, seine Lautstärke ohne Beeinträchtigung der Kühlleistung zu senken? von dar mehr...

Lesetipp

Power à la carte

Power à la carte

Nach dem Consumer-Markt werden individualisierte Produkte auch im industriellen Bereich immer stärker nachgefragt. Phoenix Contact bietet nun Stromversorgungen an, die ab Losgröße eins mit kundenspezifischer Parametrierung bestellt werden können. von dar mehr...

Lesetipp

Vertrauen Sie Ihrer eigenen Messung!

Vertrauen Sie Ihrer eigenen Messung!

Verfügbarkeit, Kosteneffizienz und eine vorausschauende Wartung stehen für industrielle Anlagenbetreiber im Fokus. Bei der applikationsspezifischen Auswahl von Stromversorgungen hilft ein Diagnosewerkzeug namens SmartFab-Box. von ml mehr...

Lesetipp

Wer's braucht

Wer's braucht

Analoge Stromwandlung ist ein Klassiker in der Stromversorgung; digitale hingegen ist für viele Entwickler unbekanntes Terrain. Für die einen bedeutet sie einen Quantensprung, anderen erscheint sie als unnötige Extravaganz. In Wirklichkeit bietet diese Technik neue Funktionen und Systemvorteile für alle Designs, die solche Features benötigen. von ml mehr...

Aktuelle Ausgabe
Cover
Bild: ELI
Ausgabe 12/2017

Termine

24.01.2018 - 25.01.2018
all about automation
Details »
05.02.2018 - 06.02.2018
Leistungselektronik: Grundlagen und Praxis
Details »
20.02.2018 - 22.02.2018
EMV
Details »

XING