Energie-Frage der Woche: Eignet sich der menschliche Körper als Kraftwerk?

Zwischen 1800 und 3000 Kilokalorien benötigt ein Mensch täglich bei leichter körperlicher Tätigkeit. Bei schwerer Arbeit oder viel Sport kann dieser Bedarf bis auf das Doppelte ansteigen. Gibt es Möglichkeiten, aus diesem Energieumsatz auch verwertbaren Strom oder Wärme zu gewinnen?

Viele Ideen kursieren in den vergangenen Jahren, um aus körperlicher Aktivität nutzbare Energieformen zu erzeugen. Der Körper als Kraftwerk oder gar als Batterie führt zu teils skurrilen, teils durchaus sinnvollen Konzepten. Strom und Wärme sollen dabei so ganz nebenbei gewonnen werden. Da jeder Mensch während seiner Wachphasen etwa 60 Watt Heizleistung erzeugt, nutzt die schwedische Firma Jernhusen AB diese Wärme, um das 13-stöckige Bürohaus "Kungsbrohuset" zu beheizen. Der benachbarte Bahnhof von Stockholm, den täglich etwa 250.000 Menschen passieren, dient dabei als Kraftwerk. Über ein speziell angepasstes Belüftungssystem erhitzt die gesammelte Körperwärme über einen Wärmetauscher das Wasser für die Zentralheizung. Die Entwickler schätzen, dass sich damit der Energiebedarf für die Büroheizung um etwa 15 Prozent senken lässt.

Strom beim Tippen

Denkbar, aber weit weg von der Marktreife sind Computertastaturen, die einen Laptop-Akku allein über das Tippen aufladen sollen. Doch der Computerhersteller Compaq ließ bereits einen Prototyp entwickeln, bei dem jede einzelne Taste mit einem kleinen, einen Bruchteil eines Gramms leichten Magneten verbunden ist. Dieser wird beim Tippen durch eine Spule gedrückt und es entsteht ein kleiner Induktionsstrom, der in einem Kondensator zwischengespeichert wird. Ist der Kondensator nach mehrmaligem Tastendruck aufgeladen, gibt er seinen Strom an die Batterie ab und kann so die Akku-Laufzeit um einige Stunden verlängern. Das patentierte Verfahren (US-Patent 5911 529) ist allerdings aufwändig und teuer.

Knie-Dynamo liefert über 50 Watt

Knie-Dynamo, Rechte: Science. Bild oben: Wikimedia Commons

Strom beim Gehen: Knie-Dynamo, Rechte: Science.

Nicht nur Radfahrer, auch Läufer könnten demnächst Strom mit einem Dynamo erzeugen. Wie ein orthopädischer Stützstrumpf umfasst das Mini-Kraftwerk der Entwickler von der Simon-Fraser-Universität im kanadischen Burnaby das Knie. Bei jedem Schritt wirken Kräfte auf ein Getriebe, so dass über die Beinbewegung ein Generator zum Drehen gebracht wird. Mit dem 1,6 Kilogramm schweren Prototyp erzeugten schnelle Testläufer elektrischen Strom mit bis zu 54 Watt Leistung. Schlendernde Fußgänger brachten es immerhin noch auf fünf Watt.

In Rotterdam ist die nachhaltige Diskothek bereits Realität. Jeder Tänzer produziert im "Club Watt" etwa zehn Watt, wenn er sich auf der elastischen Tanzfläche bewegt. Der Boden gibt dabei etwas nach und diese Bewegungsenergie wird über Dynamos in elektrischen Strom umgewandelt. Insgesamt ist die Stromausbeute in der Öko-Disko jedoch so gering, dass es sich eher um einen Werbetrick für den Club handelt.

Mini-Kraftwerke für Implantate

Sinnvoller sind dagegen Methoden, mit denen Sensoren oder Minipumpen am und im Körper über selbst erzeugten Strom betrieben werden können. So lässt sich die Glucose im Blutkreislauf für die Stromerzeugung nutzen. Chemiker an der University of Texas at Austin bauten dazu eine Batterie aus zwei dünnen, mit verschiedenen Katalysatormaterialien beschichteten Kohlefasern. Mit dem Enzym Glukoseoxidase können an einer Faser Elektronen aus dem Blutzucker abgezogen werden, um sie an der anderen Faser dem im Blut gelösten Sauerstoff zuzuführen. Über diesen Stromkreislauf produzierte ein Prototyp bereits knapp zwei Mikrowatt. Das ist vergleichbar mit einer Knopfzelle und reicht für den Betrieb von implantierten Messsensoren, allerdings noch nicht für Herzschrittmacher aus. Aber auf diesem Feld berichten Wissenschaftler regelmäßig über neue Konzepte mit immer höheren Stromausbeuten. Da für Medizintechnik-Produkte langfristig hohe Preise bezahlt werden, ist hier am ehesten mit winzigen, serientauglichen Kraftwerken zu rechnen, die vom Körper selbst betrieben werden.

Die DLR-Energiefrage der Woche im Wissenschaftsjahr "Die Zukunft der Energie"

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat das Wissenschaftsjahr 2010 unter das Motto "Die Zukunft der Energie" gestellt. Aus diesem Anlass beantwortet der Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken in diesem Jahr jede Woche eine Frage zum Thema Energie in diesem Blog. Haben Sie Fragen, wie unsere Energieversorgung in Zukunft aussehen könnte? Oder wollen Sie wissen, wie beispielsweise ein Wellenkraftwerk funktioniert und wie effizient damit Strom erzeugt werden kann? Dann schicken Sie uns Ihre Fragen. Wissenschaftsjournalist Jan Oliver Löfken recherchiert die Antworten und veröffentlicht sie jede Woche in diesem Blog.  

TrackbackURL

Über den Autor

Der Energiejournalist Jan Oliver Löfken schreibt unter anderem für Technologie Review, Wissenschaft aktuell, Tagesspiegel, Berliner Zeitung und das P.M. Magazin. Derzeit diskutiert er im DLR-Energieblog aktuelle Themen rund um die Energiewende. zur Autorenseite

Kommentare

2 Kommentare | RSS-Feed Kommentare
Gerson Blank
14. Juli 2010 um 14:55 Uhr

Sehr interessante Ansätze die aber, zumindest was die mechanischen Varianten angeht, außer im militärischen Bereich, eher von theoretischen Interesse sein dürften wegen Überstrapazierung des Bewegungsapparates und der Gelenke.

Jan Oliver Löfken
15. Juli 2010 um 10:21 Uhr

Sehr geehrter Herr Blank, mit Ihrer Vermutung liegen sie gar nicht so verkehrt. Der Kniegelenk-Generator ist dabei nicht der einzige Ansatz. Es steht zudem ein Rucksack für Soldaten in Entwicklung, der Strom durch die wippenden Auf- und Ab-Bewegungen für mobile Elektronik, Nachsichtgeräte etc. erzeugen soll. besten Gruß J.O.Löfken