TEIL C

MICRO ENERGY HARVESTING

Felder und Wellen

Funkwellen (II)

Die im Jahr 2009 (o. 2011?) gegründete Firma Scarf Technologies LLC aus Mountain View, Kalifornien, erhält 2012 das Patent unter dem Namen ,Generating DC electric power from ambient electromagnetic radiation’ (US-Nr. 8.330.298, beantragt 2010). Als Erfinder sind Joshua M. Scherbenski und Freeman Cullom angegeben. Es lassen sich jedoch keine Hinweise auf die weitere Existenz dieses Untenehmens finden.

Die Firma Toppan Forms aus Hong Kong, eine Multi-Milliarden-Dollar-Tochtergesellschaft der globalen Druckerei Toppan Printing Co. Ltd. mit Hauptsitz in Tokio, stellt im April 2010 eine Reihe von Produkten vor, die zumeist auf organischer Photovoltaik und gedruckten Elektronik-Technologien basieren.

Neben Solartaschen, solarbetriebenen OLED-Displays und ähnlichem wird auch eine Karte ohne Batterie präsentiert, deren Bild durch RF-Signale von RFID-Lesegeräten zum Aufleuchten gebracht wird. Das Marketing für die Produkte soll im Jahr 2011 beginnen.

Im August 2011 melden Forscher des Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme (IMS) in Duisburg um Gerd vom Bögel, daß sie den Prototyp eines besonders komfortablen und ausfallsicheren Fensterkontakts entwickelt haben, der meldet, welche Fenster im Haus offen oder geschlossen sind.

Der elektronische Helfer wird an den Fenstergriffen plaziert, erkennt anhand der Griffstellung, ob ein Fenster geöffnet, gekippt oder geschlossen ist und übermittelt diese Information zu einer Basisstation. Dabei kommt das Sysrem ohne Kabel oder Batterien aus, da die Sensoren ihre gesamte Betriebsenergie aus der Funkstrahlung in der Umgebung gewinnen. Hierfür wird in jedem Zimmer neben den Fensterkontakten ein Raumcontroller installiert, dessen aktiv funkendes Modul nicht nur die Daten der einzelnen Fensterkontakte empfängt, sondern die Sensoren durch seine Funkstrahlung auch mit Energie versorgt.

Damit Elektroautos unbegrenzt fahren können, entwickeln Masahiro Hanazawa von den Toyota Central R&D Labs und Takashi Ohira von der Toyohashi University of Technology in der Präfektur Aichi ein drahtloses System, das die Fahrzeuge mit Strom versorgt, während sie die Straße entlang fahren.

Die Idee ist nicht neu, doch während andere Forscher auf der ganzen Welt drahtlose Ladesysteme entwerfen, die in klassischer Art und Weise parkende Autos aufladen, verfolgen die beiden japanischen Forscher Berichten vom August 2011 zufolge den Ansatz, daß es viel mehr Sinn machen würde, die Stahldrähte im Inneren der Autoreifen zu Empfängern zu machen, da sie dem Strom-emittierenden Asphalt am nächsten sind. Die Forschungen führen zu einem System, das 50 – 60 W Strom durch fast 10 cm Beton übertragen kann, so daß die Stromquelle sicher unter der Fahrbahn installiert werden kann.

Praktisch umgesetzt sieht das so aus, daß der Strom aus dem Netz von einer niedrigen zu einer hohen Funkfrequenz umgewandelt und dann auf kleine Metallplatten innerhalb eines Reifens übertragen wird. Die weltweit erste Demonstration der Kraftübertragung von Elektroden unter der Straßendecke auf die Räder eines Elektroautos erfolgt im Dezember 2012 mit einem Modell-EV im Maßstab 1:32. Dabei bewegt sich das Auto bei 52 MHz erfolgreich mit einem Wirkungsgrad von mehr als 75 %.

Im Oktober 2014 folgt auf der CEATEC in Japan eine weitere Vorführung, bei der bereits ein elektrischer Rollstuhl in Originalgröße (und mit Passagier) zum Einsatz kommt. Tatsächliche Feldtests sind bislang aber noch nicht durchgeführt worden. Das Thema der Ladestationen für Elektromobile behandle ich in einem eigenen Kapitel (s.d.).

Die japanische Firma Nihon Dengyo Kosaku Co. Ltd. (Dengyo) stellt im August 2011 mit ihrem Microwave Regenerative Converter ein Gerät vor, das „verschwendete elektromagnetische Energie“ ernten und in nutzbare Energie umwandeln soll.

Das neue Produkt ist eine 2,4 GHz-Band Rectenna, eine Kombination aus einer Antenne und einem Gleichrichter (Rectifier), hat die Maße 103 x 93 x 17 mm und eine maximale Gleichstrom-Ausgangsleistung von 100 W. Es kann verwendet werden, um die elektromagnetische Energie von Mikrowellenöfen oder industriellen Mikrowellen-Heizmaschinen zu verwerten, die nicht zum Erhitzen von Lebensmitteln und Materialien beiträgt (auch wenn mir nicht ganz klar ist, wie das gehen soll).

Ein weiteres Rectenna-System fängt WiFi- und digitale terrestrische Rundfunksignale auf und verfügt daher über zwei Antennen, eine für jedes Band. W-LANs sollen der Rectenna ermöglichen, in einem Abstand von etwa 10 cm eine Leistung im Mikrowatt-Bereich zu erzeugen.

Im Juli 2012 wird berichtet, daß Dengyo gemeinsam mit der neu gegründeten Volvo Technology Japan, einer Tochter der in Schweden ansässigen Volvo AB, ein drahtloses Energieübertragungssystem für Elektrofahrzeuge entwickelt, das auf 2,45 GHz Mikrowellen basiert. Es gelingt damit, 10 kW Strom drahtlos über eine Entfernung von 4 – 6 m zu übertragen.

Auch hier werden hocheffiziente Rectennas mit einem Wirkungsgrad von etwa 84 % verwendet, die eine hohe Ausgangsleistung von 3,2 kW/m² erreichen – der laut Dengyo „weltweit höchsten Leistung“. Das Thema werde ich in einem gesonderten Kapitelteil noch ausführlich behandeln (in Arbeit).

Über ein an der Stanford University entwickeltes medizinisches Implantat, das sich kabellos angetrieben durch den Blutstrom bewegt, wird im Februar 2012 berichtet. Bei ihrer Arbeit, die Technik der drahtlosen elektromagnetischen Leistungsabgabe klein genug zu machen, um mit winzigen implantierbaren Geräten kompatibel zu sein, stellt Prof. Ada Poon fest, daß Hochfrequenzwellen viel weiter in menschliches Gewebe dringen als bisher angenommen.

Unter Verwendung eines einfachen Gewebemodells findet sie, daß die optimale Frequenz für die drahtlose Stromversorgung um ein Gigahertz herum liegt, was etwa 100 mal höher ist als bisher angenommen. Dies bedeutet, daß Antennen im Inneren des Körpers 100 mal kleiner sein können, um die gleiche Menge an Leistung zu liefern.

Diese Erkenntnis ermöglicht es Poon eine Antenne aus einem gewickelten Draht zu konstruieren, die klein genug ist um im Inneren des Körpers plaziert Strom aus einem Funksender außerhalb des Körpers zu empfangen. Da der Sender und die Antenne magnetisch gekoppelt sind, ruft jede Änderung im Stromfluß des Senders eine Spannung in dem aufgewickelten Draht hervor.

Die Wissenschaftlerin stellt zwei Arten drahtlos betriebener Geräte her, die fähig sind, durch den Blutkreislauf zu treiben. Das eine schafft eine gerichtete Kraft, indem es einen elektrischen Strom direkt durch das Blut schickt, um sich selbst mit einer Geschwindigkeit von etwas mehr als 0,5 cm/s nach vorn zu bewegen, während das andere den Strom in einer Drahtschleife vor und zurück schaltet, um eine schwirrenden Bewegung zu erzeugen, die das Gerät nach vorne treibt.

Mitte 2012 erscheinen die ersten Berichte über eine Taschenlampe namens ELFE, die in Australien von einem russischen Team entworfen wurde. Dahinter stehen Victor Uzlov und Ihor Dubatouka von der im März 2012 gegründeten und in North Sydney, NSW, beheimateten Firma ADGEX Ltd.

Der Adgex Accumulator, der den Kern der 120 Lumen starken 3 W LED-Leuchte bildet, soll seine Energie aus dem Magnetfelde der Erde, der Sonnenstrahlung und dem elektromagnetischen Rauschen der Umwelt sammeln. Das für 99 $ angebotene Gerät kann den Herstellern zufolge mehr als 12 Stunden einen leistungsfähigen Lichtstrom liefern, dessen Lichtintensität im Laufe der Zeit aber abnimmt. Anschließend erfordert es einen Zeitraum von bis zu 2 Wochen, damit der Speicher wieder sein volles Energieniveau erreicht.

Die Firma, die sich daneben auch noch mit anderen neuen Technologien beschäftigt, nennt allerdings keinerlei Details über die Grundlagen, nach denen die Lampe funktioniert.

Im Januar 2013 überschlägt sich die Presse mit der Meldung, daß der deutsche Designstudent Dennis Siegel an der Hochschule für Künste Bremen ein Gerät entwickelt habe, welches Energie aus den umliegenden Geräten zieht.

Der Electromagnetic Harvester kann Energie ebenso aus einem Fernseher gewinnen, der sich in der Nähe befindet, wie auch von einem Smartphone oder bei einer Fahrt in der Straßenbahn, wobei die aufgenommene Energie in einer gewöhnlichen AA Batterie gespeichert wird.

Das kleine quadratische Gerät basiert auf elektromagnetischer Induktion. Stellt man sich mit dem Harvester beispielsweise unter eine Starkstromleitung, kann man anhand der am Gerät aufleuchtenden LED erkennen, daß die AA Batterie im Gerät gerade aufgeladen wird. Um eine Batterie voll aufladen zu können, braucht es etwa einen Tag.

Siegel konzipiert zwei Harvester für unterschiedliche elektromagnetische Felder: einen kleinen, der für niedrigere Frequenzen unterhalb von 100 Hz geeignet ist, wie man sie im Stromnetz findet (50/60Hz), sowie einen größeren für höhere Frequenzen wie Radiosendungen (~ 100 MHz), GSM (900/1.800 MHz) bis hin zu Bluetooth und W-LAN (2,4 GHz). Bislang ist es aber bei dem Design geblieben, eine kommerzielle Nutzung erfolgte noch nicht.

Im Mai 2013 wird berichtet, daß das belgische Forschungszentrum IMEC sowie das Holst Centre, in Zusammenarbeit mit den Technischen Universitäten in Delft und Eindhoven, Niederlande, einen selbstkalibrierenden HF-Energie-Harvester entworfen und gefertigt haben, der in der Lage ist HF-Signale mit niedrigerer Eingangsleistung zu ernten als alle bisherigen Lösungen. Die maximale Umwandlungseffizienz des Harvesters, dessen aktive Chipfläche nur 0,029 mm² beträgt, liegt bei 31,5 %.

Grundlegendes Ziel der Entwicklung ist, den Betriebsabstand zwischen der Quelle und dem Harvester auf eine Größenordnung von 100 µW über Distanzen von mehreren Metern zu erhöhen.

Im Dezember 2015 folgt die Meldung, daß Forscher an der TU Eindhoven um Prof. Peter Baltus und seinen Doktoranden Hao Gao nun auch einen winzigen, nur 2 mm² großen und 1,6 mg leichten Temperatursensor entwickelt haben, der durch die Funkwellen des gleichen Wireless-Netzwerks mit Strom versorgt wird, über das er kommuniziert.

An Bord des Chip fängt eine kleine Antenne die Energie aus den vom Router übertragenen Signalen. Sobald das Gerät aufgeladen ist, schaltet sich der Sensor schnell an, mißt die Temperatur und überträgt dann ein Signal an den Router, wobei sich die Frequenz des gesendeten Signals auf die gemessene Temperatur bezieht.

Der Chip, der nur ca. 20 Cent kostet, ist in der Lage, unter einer Schicht von Farbe, Putz oder Beton zu arbeiten. Dieselbe Technologie soll den Wissenschaftlern zufolge auch ermöglichen, den Chips zur Detektion von Bewegung, Licht und Feuchtigkeit einzusetzen. Im Moment kann er sein Signal zwar nur 2,5 cm weit übertragen, was aber innerhalb eines Jahres auf bis zu 5 m erweitert werden soll. Das Projekt mit dem Namen PREMISS wird aus Mitteln der niederländischen Technologiestiftung STW finanziert.

Ein japanisch-amerikanisches Team um Yoshihiro Kawahara von der Universität Tokio belegt  einer Veröffentlichung vom September 2013 zufolge, daß selbst die geringen Strahlungsmengen, die von modernen Mikrowellen geleckt werden, noch ausreichen, um kleine, verbrauchsarme Geräte zu betreiben.

Da die Strahlung von Mikrowellenherden gesundheitsschädlich ist, wenn sie nach außen dringt, gilt international die Norm, daß der Leistungsfluß im Abstand von 5 cm vom Gerät maximal 50 W/m² betragen darf, was von den gängigen Geräten aber noch unterschritten wird. Dennoch gelingt es dem Team mithilfe eines münzgroßen Empfängers über eine Dipolantenne aus der geleckten Strahlung binnen zwei Betriebsminuten einer Mikrowelle 9,98 Millijoule Energie zurückzugewinnen – was sich als ausreichend erweist, um eine digitale Eieruhr zu betreiben, die drei Minuten herunterzählt und 2,5 Sekunden ertönt.

Die Wissenschaftler gehen davon aus, daß es zukünftig immer mehr Küchen-Gadgets geben wird, die nur einige Dutzend Mikrowatt Leistung benötigen und so mit Mikrowellen-Energie einige Minuten laufen könnten. Knoten kabelloser Sensornetzwerke im zunehmend intelligenten Haushalt wären mit einer zweiminütigen Mikrowellen-Ladung demnach sogar für 2,5 Stunden mit Strom versorgt. Die Forscher hoffen daher, daß die Mikrowellen-Energierückgewinnung auf die Dauer Knopfzellen in der Küche überflüssig macht.

Im November 2013 stellen Forscher der Duke University in Durham, North Carolina, um Prof. Steven Cummer und seine Kollegen Allen Hawkes und Alexander Katko einen einfachen und kostengünstigen Ansatz für die elektromagnetische Energiegewinnung vor.

Die Basisbausteine aus relativ kostengünstigen Metamaterialien, die besondere elektromagnetische Eigenschaften besitzen und mittels ihrer speziellen Strukturen und Eigenschaften verschiedene Formen von Wellenenergie einfangen, können sowohl für sich selbst stehen als auch zusammenarbeiten. Will man die gewonnene Energie erhöhen, muß man daher lediglich mehrere Blöcke aneinander reihen.

Bei einer Effizienz von 37 % erzeugt der Wandler, der Energie in Form von Mikrowellen von Quellen wie Satelliten- oder W-LAN-Signalen ,abzapft’, 7,3 V. Die Wissenschaftler gehen davon aus, daß sich diese Art der Energiegewinnung mit zusätzlichen Modifikationen auch in ein Handy verbauen ließe, um dieses kabellos wieder aufzuladen. Im Gegensatz zu den bislang meist rein theoretischen Arbeiten zu Metamaterialien, belegt diese Entwicklung, daß diese Materialien auch für Konsumentenanwendungen nützlich sein können.

Auch im Jahr 2014 gehen die Arbeiten auf diesem Sektor des Micro Energy Harvesting intensiv weiter.

Im Januar stellt Concepter, ein Unternehmen mit Sitz in Kiew, Ukraine, auf der Consumer Electronics Show (CES) in Las Vegas 2014 den funktionierenden Prototyp des Lunecase Eclipse vor, ein iPhone-Case, das ohne Einsatz von Batterien alleine durch die elektromagnetische Energie arbeitet, die die von dem abgestrahlt wird. Das Case ist drahtlos mit dem Telefon verbunden und läßt auf dessen Rückseite LEDs mit einem Symbol aufleuchten, sobald ein Anruf eingeht.

Große Freude herrscht vermutlich bei Concepter, als das Unternehmen Ende April eine Kickstarter-Kampagne startet, die schon nach einem Tag die erhofften 50.000 $ für die Produktionsphase erreicht. Bis Juni kommen von 3.653 Unterstützern sogar 155.824 $ zusammen, um das Projekt zu realisieren. Dabei soll das Produkt 30 $ kosten.

Nachdem der Versand zuerst Ende März 2015 starten soll, muß dieser aufgrund von Problemen bei der Herstellung sowie finanziellen Hürden immer wieder verschoben werden – bis er endlich im März 2016 tatsächlich beginnt.

Inzwischen bietet die Firma neben dem hier abgebildeten Modell Lunecase ICON, bei dem ein Telefon- bzw. ein Mail-Symbol aufleuchtet, sobald eine entsprechende Nachricht eingeht, auch noch das Modell Lunecase CULT an, bei dem die roten oder grünen Augen eines ziselierten Totenkopfes aufleuchten … für diejenigen, die auf solche abwegigen Designs stehen. Der aktuelle Preis beträgt 50 $.

Im Juli 2014 präsentiert eine Gruppe von schwedischen Forschern der Linköping University um die Doktorandin Negar Sani eine gedruckte Diode, welche die Funkleistung eines Smartphones zur Stromgewinnung nutzen kann. Dabei ist die Betriebsfrequenz von 1,6 GHz – was weit höher ist als bei früheren, ähnlichen Ansätzen – schnell genug, daß die Diode mit den Frequenzen der Mobilfunk-Sender arbeiten kann.

Die Vorrichtung basiert auf zwei gestapelten Schichten aus Si- und NbSi₂-Partikeln und kann bei niedriger Temperatur und in Umgebungsatmosphäre durch Drucken auf ein flexibles Substrat hergestellt werden. Die 1,6 GHz-Schottky-Diode besteht aus mit Antimon dotiertem Silizium, das in Teilchen zwischen 100 nm und 1 µm zerkleinert und dann auf eine Aluminiumelektrode gedruckt wird. Darüber kommen die Niob-Silizidpartikel, gefolgt von einer Kohlenstoffelektrode und einer Silberpaste.

Zudem soll die neue Arbeit eine seit langem bestehende Frage beantwortet haben, wie die lang bekannten gedruckten Dioden überhaupt funktionieren. So war zwar der Vorgänger des aktuellen Gerät bereits im Jahr 2001 am Forschungsinstitut Acreo Swedish ICT AB in Kista mit einem ähnlichen Prozeß, wie dem aktuellen, jedoch unter ausschließlicher Verwendung von Siliziumpartikeln hergestellt worden, doch gut verstanden wurde der Betrieb des nur bei etwa 1 MHz funktionierenden Geräts nicht.

Sani und ihre Mitarbeiter glauben, daß die gedruckte Diode Tunneleffekte verwendet, da die nano-dünnen Filme (1 – 2 nm), die sich um die mikrometergroßen Siliziumkörnchen bilden,  wo der Strom zwischen Anoden (Aluminium) und Kathoden (Silber und Kohlenstoff) passieren, dafür sorgen, daß dies nur in einer Richtung geschieht.

Neben weiterer Verkleinerung soll in zukünftigen Arbeiten zum einen versucht werden, das Niob durch billigere Materialien zu ersetzen, und zum anderen, ein Gerät zu entwickeln, das im 2,4 GHz-Band betrieben werden kann, um W-LAN- und Bluetooth-Signale zu verwenden. Langfristiges Ziel der Erfindung ist es, Smartphones mit gedruckten Etiketten zu verbinden. Diese auch Smart-Tags genannten Aufkleber, die u.a. für die Lagerhaltung von Unternehmen interessant sind, gibt es bisher in der Regel als RFID-Tags, in denen aber eine gesondert hergestellte Elektronik sitzen muß.

Der Schaltungsanteil des neuen Etiketts ist weniger als 20 µm dick, doch die Energieübertragung funktioniert bislang nur über einen Abstand von wenigen Millimetern. Um größere Distanzen zu erreichen, ist eine Spule aus Metallfilm nötig, die sich aber auch drucken lassen dürfte.

Ein Team von Forschern der Stanford University und der University of California, Berkeley um Prof. Amin Arbabian berichten im September 2014 über die Entwicklung einer Radio-on-a-Chip-Kommunikationsvorrichtung, die vollständig durch umgebende Radiowellen betrieben wird und kaum größer als eine Ameise ist.

Der Prototyp des vollständig in sich geschlossenen Geräts besteht aus Empfangs- und Sendeantenne sowie einem zentralen Prozessor, benötigt keine Batterien und sei sehr billig herzustellen, weshalb man hofft, daß er dem ,Internet der Dinge’ einen starken Anschub geben wird, welches Milliarden Geräte miteinander verbinden soll. Der Radio-on-a-Chip hat eine Kommunikationsreichweite von etwa 50 cm.

Besonders hervorgehoben wird der niedrige Energieverbrauch: Falls eine AAA-Batterie daran angeschlossen wird, würde diese mehr als ein Jahrhundert lang halten. Der attraktivste Aspekt ist allerdings der niedrige Preis von nur ein paar Cent pro Chip. Von dem französischen Halbleiterhersteller STMicroelectronics werden 100 Prototypen des Radio-on-a-Chip produziert, Aussagen in Bezug auf die potentielle Verfügbarkeit werden noch nicht gemacht.

Im März 2015 ist zu erfahren, daß ein Forscherteam an der American University of Sharjah (AUS) um die Professoren Lutfi Albasha und Nasser Qaddoumi seit 2011 daran arbeitet, den Wirkungsgrad von Geräten zu verbessern, die elektromagnetische Strahlung aus unterschiedlichen Quellen wiederverwenden, um Low-Power-Schaltungen mit Energie zu versorgen.

Indem der Energieverbrauch des Harvesters minimiert wird, gelingt es dem von der Semiconductor Research Corporation (SRC) und der Mubadala Technologies Co. unterstützten AUS-Team die üblicherweise 5 % betragende Effizienz auf mehr als 80 % zu erhöhen. Darüber hinaus entwerfen die Wissenschaftler eine neue Breitband-Flachantenne für das System, die Signale von Mobiltelefonen aufnehmen kann, TV-Signale und auch W-LAN- und Maut-Frquenzen von 5 GHz.

Bereits im April 2015 folgt die Veröffentlichung eines Berichts durch Forscher der University of Waterloo in Kanada, die einen neuen Entwurf zur Gewinnung von Energie aus elektromagnetischen Wellen vorlegen – auf der Basis eines Konzepts der ,vollen Absorption’.

Dieses beinhaltet die Verwendung von Metamaterialien, die so angepaßt werden können, daß sie Medien produzieren, die Energie weder reflektieren noch senden, was die volle Absorption von einfallenden Wellen in einem bestimmten Frequenzbereich und mit einer bestimmten Polarisation möglich macht. Damit kann zum ersten Mal demonstriert werden, daß es prinzipiell möglich ist, die gesamte elektromagnetische Energie zu sammeln, die auf eine Oberfläche fällt.

Das Team um Prof. Omar M. Ramahi stellt die hierfür eingesetzten Metaoberflächen durch Ätzen der Oberfläche eines Materials mit einem eleganten Muster wiederholter Formen her. Die besonderen Dimensionen dieser Muster und ihre Nähe zueinander kann so abgestimmt werden, daß eine fast einheitliche Energieabsorption erfolgt. Diese Energie wird dann über einen Leitungspfad, der die Metaoberfläche mit einer Masseebene verbindet, zu einer Last geleitet. Die Technologie kann zudem auch auf den infraroten und den sichtbaren Bereich des Spektrums erweitert werden.

Die entworfene Metamaterial-Platte umfaßt 13 × 13 kleine elektrische Zellen, die jeweils mit einem 82 Ω-Widerstand bestückt sind, welcher die Eingangsimpedanz eines Gleichrichter-Schaltkreises nachahmt. Simulationen und experimentelle Ergebnisse zeigen bei einem für 3 GHz optimierten Design eine Leistungsabsorptions-Effizienz von 97 % bzw. 93 %.

Da das neue System eine deutlich höhere Energieabsorption als klassische Antennen ermöglicht, hat es ein breites Spektrum von Anwendungen. Zu den wichtigsten könnte schon bald die Solarenergie aus dem Weltraum gehören, bei der Satelliten im Orbit mit herkömmlichen Photovoltaik-Solarzellen Sonnenstrahlen einfangen und in Mikrowellen umwandeln, die dann an Sammler-Farmen auf der Erde gestrahlt werden. Japan will 2030 damit beginnen (s.d.).

Auf der im Mai 2015 stattfindenden Start-up-Konferenz Techcrunch Disrupt in New York wird von der im Jahr 2014 gegründeten Firma Nikola Labs aus Columbus, Ohio, eine ungewöhnliche Technologie zum Nachladen von Mobilgeräten vorgestellt – die aus einem Smartphone-Case besteht, das Radiowellen in Energie umwandelt und wieder in das Gerät zurückspeist. Damit soll die Akkulaufzeit eines iPhone 6 um etwa 30 % verlängert werden.

Dem Erfinder Chi-Chih Chen zufolge würden bis zu 97 % der Sendeenergie, die ein Smartphone normalerweise aufwendet, um Daten- und Telefonverbindungen herzustellen, verloren gehen – von denen mit dem Case ein großer Teil  zurückgewonnen werden soll. Entwickelt wurde die Technologie, für welche Nikola Labs eine exklusive Lizenz erwirbt, an der Ohio State University (OSU), wo Rob Lee, einer der Mitgründer von Nikola Labs, zuvor das Department for Electrical and Compter Engineering geleitet hat.

Als das Projekt im Juni zu einem Preis von 99 $ pro Case auf Kickstarter angeboten wird, bleibt die Resonanz allerdings verhalten. Statt der geplanten 135.000 $ bringen 752 Interessenten nur 76.709 $ zusammen – weshalb man seitdem wohl auch nicht Neues mehr darüber gehört hat.

Im September 2015 heben der ehemalige britische Wissenschaftsminister Lord Paul Drayson und seine Firma Drayson Technologies Ltd. in London die Energy-Harvesting-Technologie Freevolt aus der Taufe, die Radiofrequenzwellen der Umgebung in nutzbare Elektrizität verwandelt, um Low-Power-Geräte aufzuladen.

Die Firma hatte sich bislang mit ihrem elektrischen Drayson B12 69/EV Le-Mans Prototyp-Rennwagen einen Namen gemacht – wie z.B. im Juni 2013, als das Drayson Racing Team auf der ehemaligen Elvington-Basis der RAF in Yorkshire mit 326,7 km/h einen neuen Geschwindigkeitsweltrekord aufstellt. Mehr über E-Mobil-Rennen und -Rekorde findet sich in einem eigenen Kapitelteil (s.d.).

Bei der aktuellen Präsentation zeigt Drayson, wie die von den Mobiltelefonen der Anwesenden erzeugte Energie eingefangen und dann verwendet wird, um einen Lautsprecher zu betreiben. Die gemeinsam mit dem Imperial College London entwickelte Technologie besitzt eine Multiband-Antenne, einen Gleichrichter und ein Power-Management-Modul und kann Energie aus mehreren Funkfrequenzbändern innerhalb des Bereich von 0,5 – 5 GHz absorbieren.

Der Firma zufolge ist Freevolt das erste kommerziell erhältliche Gerät, das Umgebungs-RF-Energie verwendet, ohne daß hierfür spezielle Sender erforderlich sind. Der Schlüssel der Technologie soll die hohe Effizienz der Bauteile sein, sodaß ein Standardmodell um die 100 µW Leistung erzeugen kann.

Für das erste Produkt, den CleanSpace Tag, der von der Freevolt-Technologie mit Strom versorgt wird, startet das Unternehmen in Großbritannien im September eine Crowdfunding-Kampagne, bei der die persönlichen Luftverschmutzungs-Sensoren zu einem Preis von 55 £ angeboten werden. Tatsächlich gelingt es, innerhalb eines Monats von 372 Interessenten sogar etwas mehr als die benötigten 100.000 £ einzusammeln, um die Produktion aufzunehmen.

Über der Einsatz von Mikrowellen zur Versorgung von Flugdrohnen berichte ich unter Elektro- und Solarflugzeuge (s.d.).

 

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