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Energie-Frage der Woche: Können Laptop und iPad in Zukunft auf die Steckdose verzichten?

25. Mai 2010, 09.38, Jan Oliver Löfken, 0 Kommentar/e
Mobiler Strom ist die wertvollste Form der elektrischen Energie. In Handy und Laptop lohnen sich daher teure Lithium-Ionen-Akkus, die regelmäßig an der Steckdose geladen werden müssen. Auch das iPad, das den Markt für elektronische Lesegeräte beflügeln soll, bleibt ohne Akkus dunkel und langweilig. Doch mit Solarzellen und Handkurbel können erste mobile Geräte bereits eigenen Strom erzeugen. Werden sie eines Tages völlig unabhängig von der Steckdose laufen?

Eine Minute kurbeln, 20 Minuten Betrieb

Der Wunsch, die Akkus in tragbarer Elektronik nie mehr aufladen zu müssen, ist so groß, dass Wissenschaftler zahlreiche Ideen entwickelt und in die Praxis umgesetzt haben. Kleine ansteckbare Solarmodule können quasi die Rolle eines Notstromaggregats übernehmen. Die "100-Dollar-Rechner", die im Projekt "One Laptop Per Child" an Kinder in Entwicklungsgebieten ohne sichere Stromversorgung vergeben werden, lassen sich mit einer externen Handkurbel aufladen. Eine Minute Kurbeln reicht für etwa 20 Minuten Betrieb aus.

Durch Tippen Strom erzeugen

Unabhängiger von der Steckdose werden die Geräte entweder durch sparsamere Prozessoren und leistungsfähigere Akkus oder indem sie ihren Strom selbst erzeugen. Eine von vielen zum Teil exotischen Ideen zur Stromerzeugung stammt von koreanischen Wissenschaftlern. Sie gewinnen den Strom für ein Laptop oder Tablet-PC schlicht über das Fingertippen auf den Touchscreen-Monitor.

Ein funktionierender und zugleich rollbarer Prototyp eines solchen Touchscreen-Kraftwerks existiert bereits. Dünne Schichten aus nur einer Lage aus Kohlenstoffatomen – so genanntes Graphen – sind ein wichtiger Bestandteil dieser Stromerzeuger. "Nanogeneratoren auf der Basis von Graphen sind für eine elektrische Selbstversorgung von rollbaren und transparenten Geräten geeignet", berichten Dukhyun Choi vom Forschungslabor des Samsung-Konzerns und seine Kollegen von der koreanischen Sungkyunkwan University Suwon. Zwischen zwei extrem dünnen und durchsichtigen Graphen-Schichten setzten die Forscher zahlreiche, parallel ausgerichtete Nanostäbchen aus Zinkoxid. Diese kristalline Verbindung kann über den piezoelektrischen Effekt mechanischen Druck in elektrische Spannungspulse umwandeln. Der Piezoeffekt beschreibt die Eigenschaft von bestimmten Materialien, mechanische Bewegungen direkt in elektrische Spannungen umzuwandeln.

Bis heute konnten die Wissenschaftler die noch geringe Stromausbeute auf etwa ein Mikrowatt pro Quadratzentimeter steigern. Das reicht aus, so die Forscher, um zumindest die Sensoren in der Touchscreenfläche zuverlässig mit Strom zu versorgen. Wegen der Flexibität lässt sich sogar beim Rollen oder Falten elektrischer Strom erzeugen. Reif für stabile Anwendungen und den Einbau in iPad & Co ist diese Technologie allerdings noch nicht. Für ein erstes marktreifes Produkt seien laut Aussage der Forscher mindestens noch fünf Entwicklungsjahre nötig. Wie oft der Nutzer dann jedoch auf seinen Monitor tippen muss, damit dem Gerät nicht der Saft ausgeht, konnten die Forscher noch nicht sagen.

Ob eine autarke, mobile Stromversorgung in Industriestaaten tatsächlich eine Zukunft hat, ist aus heutiger Sicht unwahrscheinlich. Unter anderem auch, weil sich die Ladungskapazitäten von Lithium-Ionen-Akkus noch steigern lassen. Doch für Computer in ländlichen Entwicklungsgebieten ist sie bereits heute unverzichtbar.

Weitere Informatonen:

One Laptop per Child-Projekt

Fachpublikation zum Touchscreen-Kraftwerk: "Fully Rollable Transparent Nanogenerators Based on Graphene Electrodes", Dukhyun Choi et al., Advanced Materials, doi: 10.1002/adma.200903815

Bild oben: One Laptop per Child (OLPC)

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.


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