Energy Harvester

© Fraunhofer ISIT / photocompany, Itzehoe

Unter Energy Harvesting versteht man die Nutzbarmachung von Energie, die in der Einsatzumgebung eines Bauteils verfügbar ist. Verbreitete Harvester sind Solarzellen, die Lichtenergie für elektrische Anwendungen nutzen. Der Energy Harvester des ISIT verwendet integrierte Mikromagnete zur mechanischen Anregung eines piezoelektrischen Elements. Diese stellt eine elektrische Spannung zur Verfügung. Gegenüber anderen Ansätzen hat der magnetisch angeregte Harvester des ISIT diverse Vorteile:

·       Ein breites Band mechanischer Anregungsfrequenzen sowie mechanische Shocks sind nutzbar.

·       Neben Vibrationen können auch Drehbewegungen zur Anregung verwendet werden. Magnete auf dem rotierenden Bauteil regen die integrierten Magnete des Harvesters an. Hierdurch kann auch die Anregungsfrequenz unabhängig von der Drehfrequenz gewählt werden.

·       Der Harvester kann elektro-magnetische Strahlung nutzen. So lässt sich beispielsweise eine Aufwach-Elektronik realisieren, die ohne jegliche stand-by Leistung funktioniert.

·       Durch die magnetische Kraftkopplung ist keine seismische Masse nötig. Dies ermöglicht ein extrem kompaktes Design, wodurch vergleichsweise hohe Leistung pro Bauteilfläche erzielt wird.

Pixelierte Mikromagnete ermöglichen eine magnetische Kraftkopplung für das Energy Harvesting

Das Leitprojekt ZEPOWEL, kurz für Towards Zero Power Electronics, wurde von den Projektbeteiligten im Zeitraum von 2017 bis 2021 realisiert. Insgesamt waren neun Fraunhofer-Standorte beteiligt. Neben dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM und dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie IISB in koordinierender Funktion sind dies die Fraunhofer-Einrichtung für Mikrosysteme und Festkörper-Technologien EMFT, das Fraunhofer-Institut für Kognitive Systeme IKS, das Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF, das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und sein Institutsteil Entwicklung Adaptiver Systeme EAS, das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS sowie das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT.

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Das Projektvideo veranschaulicht eine mögliche Zukunftsvision mit den ZEPOWELTechnologien und -Komponenten. © Fraunhofer IZM / loewn logulagu gmbh