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Antenne „erntet“ Wifi : Wenn der Strom aus der Luft kommt

  • -Aktualisiert am

Stromversorgung per Wifi statt per Batterie? Für einige Geräte könnte das bald funktionieren. Bild: dpa

Forscher haben eine Antenne entwickelt, die eine autonome Stromversorgung aus Wifi-Funkwellen ermöglicht. Die Technologie könnte für viele Anwendungen interessant sein.

          Elektronische Geräte werden immer kleiner und leistungsfähiger. Auf Batterien trifft das zwar auch zu, allerdings nicht in gleichem Maße. Dank eines neuen Typs einer gleichrichtenden Antenne oder „Rectenna“ (englisch: „rectifying antenna“) könnten sich kleine Sensoren und Schaltungen ihren Strom aber künftig quasi „aus der Luft“ holen. Die Technik dazu haben amerikanische und spanische Wissenschaftler nun im Fachblatt „Nature“ vorgestellt.

          Die prinzipielle Idee dahinter ist alt: Schon in den frühen Tagen des Rundfunks wandelten spezielle Radiogeräte die elektromagnetischen Schwingungen von Radiowellen über einen Gleichrichter direkt in ein hörbares Signal um. Diese verstärkerlosen Detektorempfänger – nach ihren Komponenten, die in Krisenzeiten auf dem Schwarzmarkt sehr begehrt waren, auch „Kristallradios“ genannt – funktionierten nur bei hinreichend starken Sendern, kamen aber ohne eigene Stromversorgung aus. Heute sind zwar überall Wifi- und Mobilfunk-Sender im Einsatz, deren Wellen man anzapfen könnte. Die hierzu bislang verfügbaren Materialien wie Silizium oder Galliumarsenid sind allerdings weder elastisch noch für großflächigere Anwendungen geeignet. Auf der Suche nach besser geeigneten Materialien – etwa für tragbare Geräte oder für großflächige Sensoren an Bauwerken – haben deshalb die Forscher nun einen Schaltkreis entwickelt, der sich die besonderen elektronischen Eigenschaften von Molybdändisulfid zunutze macht – ein Hochleistungsmaterial, das sich in Schichten herstellen lässt, die nur wenige Atomlagen dünn sind.

          Mit diesem Material lassen sich die Eigenschaften eines Metalls und eines Halbleiters zu einer sehr effizienten Gleichrichter-Diode kombinieren. Die daraus gebaute „Rectenna“ zweigte im Experiment aus einem typischen Wifi-Signal von 150 Mikrowatt Leistung eine elektrische Leistung von 40 Mikrowatt ab. Damit lässt sich zwar kein Smartphone oder Ähnliches betreiben. Aber für einfache Displays oder Schaltungen reicht diese Leistung aus – etwa um Sensoren zu betreiben und deren Ergebnisse anzuzeigen. Nach Angaben der Forscher ist der Schaltkreis so hochwertig, dass er bis zu einer Wifi-Frequenz von zehn Gigahertz funktioniert.

          Eine interessante Anwendung könnte in der medizinischen Diagnostik liegen – insbesondere bei Sonden wie Pillen oder Implantaten, die ihre Messdaten aus dem Inneren des Körpers an den Nutzer nach außen funken. Batterien können in diesem Kontext nicht nur eine gesundheitliche Gefährdung darstellen. Sie benötigen außerdem auch mehr Volumen als eine hauchdünne Elektronik. Ein anderes Anwendungsgebiet besteht im „Internet der Dinge“: Haushaltsgeräte, deren Betrieb per Batterie Wartungsaufwand und Kosten verursacht. Eine einfach und in großem Maßstab zu produzierende Schwachstromversorgung per Wifi würde es auch ermöglichen, Bauwerke mit zahlreichen Sensoren zu versehen, was beispielsweise in erdbebengefährdeten Regionen oder für die Überwachung der Stabilität von Brücken interessant sein könnte.

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