Prototyp

Freiburger nehmen mit einem "Energy-Harvester" am Studentenwettbewerb Cosima teil

Stefan Mertlik

Studierende aus Freiburg und Karlsruhe haben eine Möglichkeit entwickelt, mit Umgebungsenergie schwer zugängliche Sensoren zu betreiben. Mit ihrem "Energy-Harvester" nehmen sie nun am Studentenwettbewerb Cosima teil.

Um den Stillstand von Industrieanlagen zu vermeiden, überwachen Sensoren den reibungslosen Ablauf. Wird eine Maschine beispielsweise ungewöhnlich heiß, kann ein Sensor die Temperatur messen und frühzeitig vor einem Defekt warnen. Viele dieser Sensoren liegen allerdings an schwer zugänglichen Stellen. Um die Messfühler mit Strom zu versorgen, müssen Kabel aufwendig und somit kostspielig verlegt werden.


"Wir wollen stattdessen Energie nutzen, die es sowieso schon in der Maschine gibt", erklärt Manuel Köhler, der an der Albert-Ludwigs-Universität Embedded Systems Engineering studiert. Zusammen mit vier Kommilitonen hat der 28-Jährige in den letzten sechs Monaten einen "Energy-Harvester" entwickelt, der Strom – ähnlich wie Solarzellen durch die Sonne – aus Umgebungsenergie erzeugt. Ihr Prototyp arbeitet mit Maschinenvibrationen. Die Idee ist so vielversprechend, dass sie damit am Studentenwettbewerb Cosima teilnehmen, der Produkte aus der Mikrosystemtechnik auszeichnet.

Die Resonanzfrequenz

Die fünf Studierenden treten unter dem Team-Namen "El Generatore" an. "Wir machen das alles in unserer Freizeit, deshalb soll es auch ein bisschen Spaß machen", erklärt der 22-jährige Sohail Nadim, der wie Köhler und der 22-jährige Florian Bregler Embedded Systems Engineering in Freiburg studiert. Der 25-jährige Christoph Grandauer und die ebenfalls 25-jährige Greta Esders machen die Gruppe komplett. Er studiert Mikrosystemtechnik in Freiburg und sie Wirtschaftsingenieurwesen am Karlsruher Institut für Technologie.

Für ihren "Energy-Harvester" nutzen die Studierenden die sogenannte Resonanzfrequenz. Diese erzeugt Schwingungen, die Maschinen und Gebäude zerstören können. Eines der bekanntesten Beispiele ist die Tacoma-Narrows-Brücke in den USA. 1940 stürzte diese ein, nachdem sie durch Starkwind in ein heftiges Schwingen gebracht wurde. Der "Energy-Harvester" wendet diesen Effekt an, um Strom zu erzeugen.

Das Problem besteht allerdings darin, dass die Frequenz bei vielen Fertigungsmaschinen nicht gleichmäßig verläuft. Dadurch ist eine gleichbleibende Stromversorgung nicht möglich. Die Idee der fünf Studierenden besteht darin, den "Energy-Harvester" fortlaufend anzupassen, um Ungleichmäßigkeiten aufzuheben. Durch leichte Bauteile und kleine Verschiebungen verbraucht der Motor zur Stromerzeugung zudem weniger Energie, die wiederum in den Sensor fließen kann.

Austausch auch über Skype

"Das Kunststück ist, mehr Energie zu erzeugen, als verbraucht wird", fasst es Greta Esders zusammen. Sie betrieb vor dem Projektstart eine ausgiebige Recherche, um bisher bekannte Ansätze zu prüfen. Neben der Teilnahme am Wettbewerb verfasst die Karlsruherin auch ihre Masterarbeit über den "Energy-Harvester". Die unterschiedlichen Standorte behinderten den Fortschritt des Projekts nicht. Immer wieder besuchte sie ihre Kommilitonen in Freiburg oder tauschte sich über Skype mit ihnen aus.

Eine gute Idee und das technische Know-how reichen jedoch nicht, um bei dem Wettbewerb erfolgreich zu sein. Die Gruppe muss sich auch Anwendungskonzepte und Marketingstrategien überlegen. Da das Projekt nicht von den Universitäten finanziert wird, begab sich Teamsprecher Sohail Nadim auf Spendensuche. In Freiburg wurde er unter anderem bei der Embex GmbH, Hahn-Schickard, Gisela und Erwin Sick Stiftung, Fritz Hüttinger Stifung und dem Forum Angewandter Informatik und Mikrosystemtechnik fündig.

Cosima-Wettbewerb in Berlin

Mit dem Ergebnis sind die Studierenden zufrieden. Manuel Köhler zufolge benötigt der "Energy-Harvester" bis zur Marktreife zwar noch viele Jahre Entwicklung, doch er zeigt schon jetzt, was möglich wäre. Vom Erfolg bei Cosima hängt es nun ab, ob die Gruppe weiter an ihrem Prototyp arbeiten wird. Ein Sieg qualifiziert sie automatisch für den internationalen Wettbewerb iCan. Der Studentenwettbewerb Cosima findet vom 28. bis 30. Oktober in Berlin statt. Vergangenes Jahr gewann bereits ein Team von der Albert-Ludwigs-Universität.
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