Tüftler ernten Energie aus WiFi-Wellen
Ein WLAN-Router versorgt seine Umgebung mit drahtlosem Internet. Und wenn er nichts zu tun hat, kann man seine elektromagnetischen Wellen abfangen und recyceln, zumindest ein wenig.
Die von handelsüblichen Internetroutern abgestrahlten 2.4-Gigahertzwellen dienen im Normalfall der drahtlosen Kommunikation zwischen Geräten, sie können aber auch zur Energiegewinnung zweitverwendet werden. Dies demonstriert ein Forscherteam aus Singapur und Japan in einer Machbarkeitsstudie: Ihr Prototyp sammelt die Energie des Frequenzbandes und treibt damit drahtlos und ohne Zusatzstromquelle eine LED an, berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin «Nature Communications». Die Energie eines dauernd strahlenden, über lange Zeit aber dabei ungenutzten WiFis liesse sich so zumindest zum Teil recyceln.
Grundlage einer Umwandlung der Dezimeterwellen des WLAN-Frequenzbandes in Elektrizität sind so genannte Spin-Torque-Oszillatoren (STOs). Diese sind im Kern Nanomagneten, die mit elektromagnetischen Wellen schwingen; sie sind üblicherweise selbst in Geräten zur drahtlosen Kommunikation eingebaut. Jeder schwingende Minioszillator gibt selbst schwache Mikrowellenstrahlung ab, die in der Theorie in Energie umgesetzt werden könnte; in der Praxis müssen dazu aber viele STOs auf eine nicht allzu aufwändige Art synchronisiert werden, damit die insgesamt abgegebene Energie ausreichend stark ist und die Linienbreite der emittierten Frequenz nicht allzu breit ausfasert.
Solche technischen Probleme hat das Team um Raghav Sharma von der University of Singapore nun lösen wollen. Sharma und Co haben dazu acht STOs in eine Reihe geschaltet. Die so angeordnete Kette setzt die 2.4-Gigahertzwellen eines WiFi-Routers in elektrische Ladung um und speist einen Kondensator. Dieser ist nach fünf Sekunden aufgeladen und versorgt eine 1,6-Volt-LED über eine Minute lang, auch nachdem der Router abgeschaltet wird und keine WiFi-Wellen mehr sendet.
Die praktische Bedeutung der Miniatur-WiFi-Windmühle liegt eher nicht im Recycling von ungenutzt gesendeter Energie von WLAN-Wellen. Ihre Forschung zeige, wie wichtig die Topologie von STOs – also ihre räumliche Anordnung – etwa auf Chips hat. Im Vergleich zu der Strom produzierenden Kette von acht STOs erzeugen zwei mal vier parallel geschaltete, synchronisierte STOs eher für drahtlose Kommunikation geeignete, weil stabile und rauscharme Wellenbänder. In den nächsten Projekten will das Team nun herausfinden, wie die Eigenschaften ihrer Minigeräte sich verändern, wenn mehr STOs kombiniert werden. Prinzipiell sei denkbar, mit WLAN-Wellen einmal auch andere elektronische Geräte und Sensoren versorgen zu können.
Spektrum der Wissenschaft
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