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Autarke Energieversorgung über intelligente Piezogenerator/Lithium Batterie-Mikrosysteme: PiezoEN
Dr. David Ensling, VARTA Microbattery
Energieautarke Mikrosysteme basierend auf der Energieerzeugung durch Piezogeneratoren rücken verstärkt ins Interesse aktueller Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten. Die Anwendungsvielfalt solcher Systeme erstreckt sich auf den wartungsfreien Langzeiteinsatz im Monitoring und der Sensorik aber auch in Spezialanwendungen, wie beispielsweise der Energierückgewinnung im flexiblen Fußelement einer elektronisch gesteuerten Beinprothese.
Im Rahmen des BMBF-Projekts "PiezoEN" wird ein Demonstrator entwickelt, in dem die Energieerzeugung durch Piezogeneratoren gekoppelt ist mit der Energiespeicherung durch Lithium-Ionen Batterien und über eine elektronische Regelung mit einem Verbraucher verbunden ist. Verfügbare mechanische Energie wird von Piezo-Elemente in Strompulse umgewandelt, die über die Batterie aufgenommen und gespeichert werden, um integrierte Verbraucher zu betreiben. Die Anforderungen, die an ein solches Systems, inklusive der Batterie, gestellt werden, sind Zuverlässigkeit, ein geeignetes Termperaturverhalten sowie, im Falle der Prothese, mechnische Flexibilität. Die Herausforderung besteht vor allem darin, die einzelnen Komponenten eines solchen Systems aufeinander abzustimmen. Ein wichtiger Aspekt hierbei ist die Wahl und Auslegung eines geeigneten elektrochemischen Systems der Lithium-Ionen Batterie. Da die Energie von Piezo-Generatoren in kurzen nadelförmigen Pulsen mit hoher Spannung abgegeben wird, stellt dies hohe Anforderungen an die Zwischenspeicherung. Handelsübliche Batterien sind für die Aufnahme der Energiespitzen zu träge.
In diesem Beitrag wird das Projekt "PiezoEN" vorgestellt, insbesondere der hierfür entwickelten Lösung für die Energiespeicherung.
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