Smartphone, MP3-Player,
Sportelektronik wie Pulsmesser oder Tracker, medizinische Geräte wie
Blutdruckmesser, Herzschrittmacher oder Insulinpumpe: Eine wachsende
Zahl elektronischer Begleiter erleichtert unser Alltagsleben. Doch so
nützlich die smarten Helfer auch sein mögen, ihr steter Hunger nach
Strom ist ein Problem. Die Lösung: Stromversorgung mittels körpereigener
Bewegungsenergie. Daran arbeiten Forscherinnen und Forscher am
Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

„Will man Bewegungsenergie des Körpers
ernten, besteht die Herausforderung darin, dass die Stromerzeugung vom
Nutzer keinen zusätzlichen Kraftaufwand fordert“, sagt Christian
Pylatiuk vom Institut für Angewandte Informatik (IAI). Mit seinem Team
hat der Mediziner zwei Systeme entwickelt, die diesem Anspruch genügen.
Eine Konstruktion für die untere Extremität nutzt das Körpergewicht beim
Gehen. Unter Ferse und Ballen des Läufers ist dabei je ein kleines mit
Flüssigkeit gefülltes Kissen angebracht. Beim Auftreten und Abrollen
wird Öl durch eine Schlauchverbindung dazwischen hin und her gepumpt und
treibt – ähnlich einem Gezeitenkraftwerk im Miniaturformat – einen
Kolben, der wiederum einen Generator antreibt. Das Minielektrizitätswerk
hat Pylatiuk derzeit in einer mit Sensoren versehenen Fußprothese
eingebaut, die Bewegungen des Trägers aktiv unterstützt. „Man könnte den
Mechanismus aber genauso gut in einem Sportschuh unterbringen und einen
Tempo-Trainer oder Leistungsdiagnostik damit betreiben“, sagt Pylatiuk.

Ein anderer Generator kann wie eine Uhr am
Arm getragen werden. Die besondere Schwierigkeit hier: Um einen
Generator zu betreiben, müssen die sehr unsteten Armbewegungen in eine
gleichmäßige Bewegung umgewandelt werden. Pylatiuk hat dafür auf eine
bewährte Technik zurückgegriffen: „Die Funktionsweise ähnelt der einer
Automatik Uhr.“ Im Gegensatz zum Uhrwerk, wo die Energie mittels
Schwungmasse, die eine Feder spannt, gespeichert wird, ist hier ein
Induktionsmotor aktiv, in dem ein Exzenter einen Magneten in einer Spule
vor und zurück bewegt. Die maximale Leistung von 2,2 Milliwatt reicht
zwar noch nicht ganz, um etwa ein Hörgerät zu betreiben oder ein
Smartphone aufzuladen. Aber: „Wir arbeiten gerade an einer
leistungsfähigeren Version für den Consumer Bereich“, sagt Pylatiuk. Mit
den Ergebnissen rechnet er bis Ende des Jahres.

Beide Geräte sind derzeit im „Kinetic Lab“
des Museums für Energie der Zukunft auf der Weltausstellung Expo 2017 zu
sehen, die noch bis zum 10. September in der kasachischen Hauptstadt
Astana stattfindet.