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23.02.2019

Versorgen in Zukunft Hightech-Flaggen unsere Städte mit Strom?

Beim Thema erneuerbare Energien ist noch längst nicht das Ende der Fahnenstange erreicht – im wahrsten Sinne des Wortes. Denn: Auch Fahnen, die im Wind flattern, könnten in Zukunft Strom produzieren.

Forscher der University of Manchester haben ein Hightech-Gerät entwickelt, das gleichzeitig Strom aus Wind- und Sonnenenergie erzeugen kann. Die Entwicklung wurde letzte Woche in der Zeitschrift Applied Energy vorgestellt.

Für die Wind- und Sonnenkollekoren, die in ihrem Aussehen Flaggen ähneln, werden zwei Materialien verwendet, die derzeit an der Spitze des Designs von Solar- und Ökostrom stehen: piezoelektrische Bänder und flexible Photovoltaikzellen. Erstere ermöglicht die Stromerzeugung durch kinetische Bewegung, während letztere eine flexible und extrem dünne Alternative zu herkömmlichen Solarmodulen darstellt. Beide Materialien sind robust genug, um dauerhaft und ohne großen Austausch oder Reparaturaufwand zu funktionieren. Zudem wurden die Hightech-Flaggen mit einer „deploy-and-forget”-Philosophie konzipiert, die dafür sorgt, dass die Flaggen ihre Arbeit langfristig mit geringem Wartungs- und Überwachungsaufwand erledigen.

Entscheidend bei der Entwicklung war die Entdekung des Teams, dass sich Flaggen durch ihre repetitiven Bewegungen von der einen zur anderen Seite – die so genannten Limit-Cycle-Oszillationen – ideal dafür eignen, Energie aus der Verformung von piezoelektrischen Bändern zu erzeugen. Mit der Solarkomponente können die Flaggen zudem auch bei Windstille Strom liefern. Dr. Andrea Cioncolini, Mitautorin der Studie, erklärte:

  • „Wind- und Solarenergie haben typischerweise Unterbrechungen, die sich gegenseitig ausgleichen. Die Sonne scheint normalerweise nicht bei Sturm, während ruhige Tage mit wenig Wind meist mit strahlender Sonne verbunden sind. Wind- und Solarenergie sind daher besonders gut für die gleichzeitige Ernte geeignet, um ihre Intermittenz auszugleichen.”

Um ihre Wirksamkeit als Stromquelle zu untersuchen, wurden die Fahnen unter verschiedenen Bedingungen getestet - auch bei ruhigen Winden und Stürmen. Darüber hinaus haben die fortschrittliche Hochgeschwindigkeitsfotografie und die Objektverfolgung per Datenanalyse den Forschern ermöglicht, die Bewegung der Flaggen genau zu beurteilen und zusätzliche Effizienzanpassungen vorzunehmen.

 

Kommen wir zur entscheidenden Frage: Wie ist die Stromausbeute?

Im Durchschnitt können die Flaggen konstant rund 3-4 Milliwatt erzeugen – ein Milliwatt entspricht einem Tausendstel eines regulären Wattes. Obwohl diese Menge nicht ausreicht, um große Elektrogeräte sinnvoll zu betreiben, ist sie ideal, um Sensoren und Elektronik mit geringer Leistung zu unterstützen. Damit könnten die Flaggen zum Beispiel dazu beitragen, Sensoren zur Erfassung von Umweltinformationen in städtischen Umgebungen – mit Luftverschmutzung, Verkehr oder Lärmpegel – zu betreiben. Sensoren bilden das Rückgrat neuer intelligenter Stadtkonzepte und die Flaggen der University of Manchester könnten ein praktisches und nichtinvasives Mittel sein, um diese Geräte mit Strom zu versorgen. Darüber hinaus macht ihre Fähigkeit, mit wenig menschlichem Einsatz oder Wartung konsequent Strom zu erzeugen, sie auch für entlegene Land- und Seestandorte nutzbar, für die es nicht möglich wäre, elektrische Hauptverbindungen zu entwickeln.

Nun will das Team das Konzept weiterentwickeln. Nächstes Ziel: die Leistung der Flaggen soweit zu steigern, dass mobile elektronische Geräte aufgeladen werden können.

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Quelle   RESET 2019 | Geschrieben von Mark Newton | Dieser Artikel ist eine Übersetzung von Sarah-Indra Jungblut. Das Original finden Sie hier 

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