Um
Windkraft als Energiequelle zu nutzen, sind nicht immer riesige Propeller
nötig. Shashank Priya von der Universität Texas in Arlington
hat ein Mini-Windrad mit nur zehn Zentimeter Durchmesser entwickelt.
Das kann kleine Geräte mit Strom versorgen. (Applied Physics Letters,
Bd. 87, 18410, 2005).
Allerdings wäre eine herkömmliche Turbine in dieser Größe
sehr wenig effizient – sie würde nur ein Prozent der Windenergie
in Strom umwandeln. Das Mini-Windrad aus Arlington nutzt daher ein anderes
Prinzip: Eine am Windrad befestigte Nockenwelle verbiegt beim Drehen
piezoelektrische Kristalle. Die mechanische Deformation des Kristalls
verursacht eine elektrische Oberflächenladung, die als Strom genutzt
werden kann. Die ständige Verformung sorgt auch dafür, dass
bei den kleinen Dimensionen kein starker Abrieb an der speziell beschichteten
Achse entsteht. Das Mini-Windrad nutzt so 18 Prozent der Windenergie
zur Stromerzeugung. Dieser Wirkungsgrad entspricht etwa dem großer
Windturbinen.
Schon bei einer milden Brise mit einer Windgeschwindigkeit von 16 Kilometern
pro Stunde erzeugt das Windrad eine elektrische Leistung von 7,5 Milliwatt.
Das reicht zum Beispiel, um kleine Sensoren mit Strom zu versorgen,
mit denen Geologen die seismische Aktivität von Bergen beobachten.
Diese Messgeräte stehen miteinander per Funk in Verbindung; sie
mussten bislang aufwändig mit Stromkabeln oder Solarzellen betrieben
werden. Das neue Mini-Windrad kostet nur 20 Dollar, läuft wartungsfrei
und liefert auch – und gerade – bei schlechtem Wetter Energie.
Je nach Anzahl der Kristalle lässt sich auch noch mehr Energie
herausholen – bis zu 50 Milliwatt bei gleicher Windstärke.
Für noch kleinere Anwendungen hat Shashank Priya einen Prototypen
entwickelt, der nur einen halben Zentimeter misst.
Aus den Piezokristallen möchte Priyas Team nun auch tragbare Radio-
und CD-Spieler entwickeln, die durch die Bewegung durch Gehen, Laufen
oder Fahrradfahren mit Strom versorgt werden. Und implantierte Insulinpumpen
könnten von den Vibrationen des Herzschlags angetrieben werden.
Andreas Grote
|
Ahhoz,
hogy a szél erejét energiaforrásként hasznosítsuk,
nincs szükség óriási propellerekre. Shashank
Priya, az arlingtoni Texas Egyetem munkatársa olyan, mindössze
10 cm átmérojû mini-szélkereket fejlesztett
ki, amely képes kisméretû mûszereket árammal
ellátni.(Applied
Physics Letters, Bd. 87, 18410, 2005).
Hasonló méretû hagyományos turbina a szél
energiájának mindössze egy százalékát
tudná árammá alakítani. Az arlingtoni mini-szélkerék
mûködési elve azonban más: egy, a kerékre
erõsített bütyök forgás közben piezoelektromos
kristályokat hajlít meg. A deformáció következtében
a kristályok felületén elektromos töltés
keletkezik, amely áramként hasznosítható.
Az állandó deformációnak köszönhetõen
ilyen méretek mellett a speciális bevonattal ellátott
tengely kopása minimális. Így a mini-szélkerék
a szélenergia 18 százalékát képes
áramfejlesztésre fordítani. Ez nagyjából
megfelel a hagyományos, nagy méretû szélturbinák
teljesítményének.
A mini-szélkerék már 16 km/h –s szellõ
esetén is 7,5 Milliwatt teljesítményre képes.
Ez elegendõ például ahhoz, hogy olyan kisméretû
érzékelõket lásson el árammal, amelyek
segítségével geológusok megfigyelhetik a
hegyek szeizmikus aktivitását. Ezek a mérõmûszerek
rádiókapcsolatban állnak egymással, áramellátásukat
eddig költséges kábelek vagy napkollektorok biztosították.
Az új mini-szélkerék ára mindössze
20 dollár, nem igényel karbantartást, és
rossz idõben is – sõt leginkább olyankor
– termel energiát. A kristályok számától
függõen még több energia termelhetõ,
akár 50 Milliwatt is, változatlan szélerõ
mellett.
Shashank Priya kifejlesztett egy mindössze 0,5 cm átmérõjû
prototípust is, amely még kisebb méretû mûszerek
áramellátását biztosíthatja.
A piezokristályok alkalmazásával Priya és
munkatársai szeretnének olyan hordozható rádió-és
CD-lejátszókat kifejleszteni, amelyek áramellátását
a járás, futás vagy éppen a kerékpározás
közbeni mozgás biztosítaná. A szervezetbe
beültetett inzulinpumpákat pedig a szívverés
által keltett véráramlás hozná mûködésbe.
Übersetzung: Dibusz Anikó
|