Nanogenerator erzeugt Strom aus Lärm

Forscher von der Queen Mary University of London QMUL ist in Zusammenarbeit mit Microsoft gelungen, Strom aus Lärm zu erzeugen. Ein Nanogenerator der Größe eines Lumia 925 erzeugt genügend Strom, um von Steckdosen unabhängig zu sein.

Nanogeneator aus Zinkoxid - Strom aus Lärm
Nanogeneator aus Zinkoxid – Strom aus Lärm (Quelle: conversations.nokia.com)

Nanostäbchen mit piezoelektrischen Eigenschaften

Als Basis des Nanogenerators nutzen die Forscher Zinkoxid. Dieses wird in einer Art Nano Graffiti auf eine Kunststoffschicht gesprüht. Es können auch andere Materialen als Basis verwendet werden (auch Papier). Anschließend muss es in einem Ofen bei 90°C gebacken werden. Durch die Hitze entstehen chemische Reaktionen, durch die flächendeckend winzig kleine Nanostäbchen an Zinkoxid wachsen. Das Verfahren lässt sich anscheinend ohne Weiteres hoch skalieren, d.h. auch auf größere Flächen übertragen.

Zinkoxid Nanostäbchen
Zinkoxid Nanostäbchen (Quelle: qmul.ac.uk)

Zinkoxid besitzt piezoelektrische Eigenschaften. Unter Einwirkung einer Verformung durch eine äußere Kraft erzeugen piezoelektrische Werkstoffe eine Spannung – ähnliche wie bei dieser flügellosen Windkraftanlage → Windhalme. Normalerweise wird dabei Gold als elektrischer Kontakt verwendet. Beim Lumia 925 konnten die Forscher jedoch eine Methode entwickeln, um eine günstigere Aluminiumfolie zu verwenden.

Die Nanostäbchen aus Zinkoxid werden durch Schallwellen von Umgebungslärm in Schwingungen versetzt und erzeugen durch wechselnden Verformungen eine elektrische Spannung. Im Forschungsaufbau konnten insgesamt 5 Volt erzeugt werden, was reicht, um ein Smartphone aufzuladen.

Strom aus Lärm – inspiriert durch Rockmusik

Die besten Entwicklungen entstehen unverhofft. So auch die, Strom aus Lärm zu erzeugen. Laut einer Studie der QMUL wird die Leistung von Solarzellen bis zu 40% gesteigert, wenn man sie mit Rock- oder Popmusik beschallt. Inspiriert vom Ergebnis entwickelten die Forscher den Nanogenerator aus Zinkoxid.

Die Möglichkeiten, Strom aus Lärm zu erzeugen, sind enorm. Kein Ort auf der Welt ist vollkommen still. Überall entsteht Lärm aufgrund Schallwellen:

  • durch Verkehr
  • durch das Rascheln der Blätter im Wald
  • durch sich unterhaltende Menschen
  • durch Sportveranstaltungen
  • sogar durch den Herzschlag
  • etc.

Es wäre also möglich, Schallschutzwände in Städten mit Zinkoxid Nanostäbchen zu beschichten und aus dem Verkehrslärm Energie zu erzeugen. Ist das Smartphone leer, muss es einfach angeschrieen werden und es lädt sich von selbst :-).

Die wohl bemerkenswerteste Möglichkeit ist, den Nanogenerator in der Medizintechnik einzusetzen. So müssten Herzschrittmacher nur noch einmal eingepflanzt werden. Die Energie aus dem Nanogenerator reicht ein Leben lang aus, um den Schrittmacher zu betreiben.

Die Technologie kann auch dazu verwendet werden, die Wirkungsgrade von erneuerbaren Energien zu erhöhen, indem Hybridanlagen (die z.B. Thermoelektrik nutzen) errichtet werden. Solarzellen auf Dächern von Bussen oder Lastwagen könnten Energie aus der Sonne gewinnen, wobei der entstehende Lärm der Maschinen und des Verkehrs durch die Nanogeneratoren in elektrische Energie umgewandelt würde.

Welche Möglichkeiten siehst Du? Wofür würdest Du den Generator einsetzen? Ich freue mich auf Deinen Kommentar.

11 Gedanken zu „Nanogenerator erzeugt Strom aus Lärm“

  1. Das hört sich echt genial an.
    Da die Autos wahrscheinlich zukünftig durch andere Antriebe immer leiser werden, wird sich das Thema auf der Straße irgendwann nicht mehr stellen, denke ich. Aktuell ist der Lärm der Deutschen Bahn beim und im Mittelrheintal ein großes Thema. Da könnte ich mir einen hohen Nutzungsgrad vorstellen.
    Reduziert sich eigentlich der Lärm um die Menge, die in Strom umgewandelt wird?
    Kann man das durchsichtig herstellen? Ich sitze grad auf meiner Terrasse und ärger mich über die Autos, die in 10 Meter Entfernung immer wieder die Dorfstraße passieren und selbst beim Langsam fahren durch die Reflektion an den Hauswänden nervenden Lärm produzieren. Hier wünschte ich mir eine transparente schallschluckende Folie 3x1m, von deren Strom mein Tablet leben könnte, mit dem ich grad schreibe ;-)

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  2. Servus Stefan,

    ich wohne in der Nähe einer Autobahn und mache mir seit längerem schon Gedanken warum man den Verkehrslärm nicht in elektrische Energie umwandelt. Warum gibt es diese Technologie noch nicht?
    Du schreibst ja man könnte Schallschutzwände mit Zinkoxid Nanostäbchen beschichten und so Strom erzeugen. Warum macht das keiner? Ist der Wirkungsgrad zu gering? Sind die Kosten zu hoch? Schall ist praktisch eine überall vorhandene und zu keiner Tages- und Nachtzeit ruhende Energieform…

    Freue mich auf deine Antwort. LG Hermann

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  3. Hallo,
    mein Name ist Hunor und ich arbeite als Schüler im Schülerforschungszentrum Hamburg am Thema “Energie aus Schall”. Ihr Artikel intresiert mich sehr und möchte es versuchen, nachzubauen.
    Doch dazu habe ich erstmal ein paar Fragen. Wo kriegt man so ein Nano Graffiti her?
    Oder muss man das selber bauen? Allgemein gefragt: gibt es dazu ein wissenschaftliches Paper oder vergleichbares?
    Ich danke für eine Antwort.
    Mit freundlichen Grüßen

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  4. 5Volt sind eine Spannungsangabe! aber keine Angabe über die Leistung des Systems: Wenn etwas wirtschaftlich und damit sinnvoll arbeitet muss es Leistung bringen! Trotzdem ist es ein “spannendes” Thema, anders als Mainstream zu denken, obwohl ich mir nicht vostellen kann, wie gross die Fläche sein müsste, um im Wald durch Rascheln der Blätter nur 1Watt Leistung zu erzeugen, meine Lautsprecher bringen bei 1Watt Input 93db Output in 1m Entfernung – und das ist schon kräftig laut.

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  5. Man könnte den Lautsprecher so einsetzen, dass er einfach größere Stromstärken erzeugen kann…Wicklung und Magnet bzw.Drahtstärke… wie beim Windrad …je größer die Fläche desto größer die Leistung… das Geräusch muss gleichgerichtet werden und als Gleichspannung in Batterie gespeichert werden.
    Vielleicht reicht ein einfacher Batterie Laderegler für kleine Windkraftanlagen aus um eine Batterie zu laden… wäre nur die Frage nach der Höhe der Spannung die da raus kommen könnte…. denke mal dies könnten auch Transformatoren entsprechend anpassen….

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  6. Zumindest ist ziemlich hohe Verstärker Leistung nötig um solche Lautsprecher anzusteuern. Dieselbe Leistung müsste auch umgekehrt gehen…

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  7. Ich bin gelernter Radio und Fernsehtechniker und kenne die Technologie sehr gut…
    Ausserdem mache ich seit 15 Jahren Programmierung für den Maschinenbau..
    Ich denke hier gibt es noch sehr effektive Möglichkeiten für die Energiegewinnung durch Lärm und durch den Windzug bei vorbeifahrenden LKWS..Der ist gerade an Autobahnen sehr stark…sogar dieser Windzug wäre in einfachen Drehmechanismen wie beim Horizontalwindrad sehr effektiv…aber an Straßen vielleicht nicht so schön… aber hier wäre eine stehende stabile Membranwand evtl.sogar stilvoll und könnte den Schall sogar teilweise kompensieren….während gleichzeitig Energie erzeugt wird…

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  8. Bei normalen Schallwänden soll der Schall in Hohlräume gelangen, wo er verschwinden soll. Bei diesem Prinzip soll er die Membran bewegen und Energie erzeugen…
    Entweder eine große Membran oder viele kleinere …Viele kleine würde aber die Koordination und das Gleichrichten erschweren…bzw.ist kostenintensiver

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  9. Auch bei LKWS wird immer noch viel Energie verschwendet durch den Gegenwind auf Flächen des Transporters, die aufgrund der Höhe sowieso da sind… warum nicht eine Art Windrad davor betreiben…und Energie erzeugen und ein wenig zu puffern, um noch den Motor zu unterstützen. Bei dem Fahrtwind gibt’s bestimmt eine Menge Energie selbst bei kleineren Windrädern…wegen der Strömungsgeschwindigkeit steigt die Leistung enorm…Spritverbrauch könnte sich erheblich reduzieren…gleichzeitig auch Bremsenergie aufnehmen und abgeben bei LKWS…ist bei Gefälle sicher enorm und beim Fahren bergauf könnte man die Energie sofort wieder nutzen…Speicher muss also nicht zu groß sein…

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    • Zum Spritverbrauch beim Anhänger ziehen…sieht man bereits im Auto an der Anzeige…. Liter/100km Verbrauch…durch die Windlast fast doppelt so viel…das wäre die verschwendete Energie…

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