Wind, Sonne, fossile Brennstoffe: alles vertraute Energiequellen. Aber Wi-Fi? Nur wenige wissen, dass auch daraus Elektrizität gewonnen werden kann.
Der Trick? Durch eine aufstrebende Technologie werden elektromagnetische Wellen in Gleichstrom umgewandelt. Eine neue Energiewende könnte bevorstehen.
Forscher untersuchen sogenannte „Rectennen“, oder Gleichrichterantennen, die Radiowellen in nutzbare Energie umwandeln können. Diese Geräte fangen Wi-Fi-, Bluetooth- und Radiosignale auf, aber sie kämpfen derzeit noch mit der Effizienz der Umwandlung.
Ein Forscherteam aus Singapur, Japan und Italien hat eine neue, leistungsfähigere Rectenne entwickelt. Ihre Technologie fängt Umweltsignale ein und wandelt sie in Gleichstrom um. Dadurch können kleine elektronische Geräte betrieben werden. Die Wissenschaftler nutzten einen innovativen Ansatz: die Spintronik. Durch die Steuerung der Elektronendrehung in magnetischen Materialien gelang es ihnen, die Energie aus den Umweltsignalen zu extrahieren und in Strom umzuwandeln.
Derzeit befindet sich diese Technologie noch im Prototypenstadium. Die ersten Ergebnisse sind jedoch vielversprechend. Die Forscher planen, eine Gleichrichterantenne auf einem Chip zu integrieren, um die Effizienz und Miniaturisierung weiter zu verbessern. Diese Entdeckung eröffnet faszinierende Perspektiven für die Zukunft vernetzter Objekte und Sensornetzwerke. Weniger Batterien, weniger Energieverbrauch und eine geringere Umweltbelastung – das ist das Potenzial dieser innovativen Technologie.
Die Umwandlung von Radiowellen in Elektrizität könnte sogar zu einer umweltfreundlichen und autarken Alternative werden. Langfristig könnte diese Technologie es ermöglichen, kontinuierlich und mühelos Energie aus den umgebenden Wellen zu gewinnen. Das Zeitalter der mit Umweltsignalen betriebenen Geräte ist vielleicht näher, als wir denken. Wenn es den Forschern gelingt, ihre Technologie weiter zu verbessern, könnte dies unseren Alltag revolutionieren.
Was ist eine Gleichrichterantenne?
Eine Gleichrichterantenne, oft auch Rectenne genannt, ist ein Gerät, das darauf ausgelegt ist, elektromagnetische Wellen – wie sie von Wi-Fi oder Bluetooth abgestrahlt werden – in Elektrizität umzuwandeln. Sie fängt diese Wellen über eine Antenne ein und wandelt sie in Wechselstrom um. Dieser Strom wird dann durch eine Gleichrichterschaltung in Gleichstrom umgewandelt.
Rectennen bestehen aus einer Antenne, oft ein Dipoltyp, und einer Diode. Diese Diode ist entscheidend, um den Wechselstrom zu glätten, d.h. den oszillierenden Strom in einen kontinuierlichen Stromfluss umzuwandeln, der kleine Geräte mit Strom versorgen kann. Die Effizienz der Rectennen hängt davon ab, wie gut es gelingt, Energieverluste während dieses Umwandlungsprozesses zu minimieren.
Wie funktioniert die Energiewandlung bei Rectennen?
Das Funktionsprinzip einer Rectenne beruht auf der Induktion von Strom durch die aufgefangenen elektromagnetischen Wellen. Wenn diese Wellen auf die Dipolantenne treffen, erzeugen sie Wechselstrom. Die an die Antenne angeschlossene Diode übernimmt die entscheidende Aufgabe, diesen Strom zu glätten, also den Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln.
Dieser Prozess ist jedoch komplex und mit Energieverlusten verbunden, insbesondere bei herkömmlichen Rectennen. Neue Forschung zielt darauf ab, die Effizienz dieser Geräte zu verbessern – zum Beispiel durch den Einsatz von nanoskaligen Materialien oder innovativen Technologien wie dem Spin-Gleichrichten, um die Umwandlung zu maximieren und Geräte mit Umgebungs-Radiowellen zu versorgen.
Autor des Artikels: Cédric DEPOND
Quelle: Nature