Energy Harvesting aus Wellen

Standnummer: 11g

Thema: Wissenschaft & Forschung / Science & Research

Ein Energy-Harvesting-System zur Gewinnung von Energie aus Wellen, welches die Laufzeit von autonomen Driftkörpern verlängert.

Zur Erforschung von Strömungen und Wassermassenbewegungen werden oftmals Driftkörper eingesetzt. Somit kann man z.B. nachvollziehen, wie sich Wassermassen durch Gezeiten und gleichzeitigem Einfluss von Windfeldern fortbewegen. Hierzu sind am Institut für Chemie und Biologie des Meeres (Uni Oldenburg) am Standort Wilhelmshaven autonome Drifter entwickelt worden, die passiv von der Oberflächenströmung mitgetrieben werden. Dabei loggen sie kontinuierlich ihre GPS-Position und senden verschiedene Daten per Satellit nach Hause. Die Drifter selbst bestehen aus einer langen Röhre, die vertikal in der Wassersäule schwimmt. Diese vertikale Konstruktion des Drifters ist ideal für den Einbau eines Lineargenerators, um die Laufzeiten dieser Messgeräte zu verlängern.

Hierbei wird auf ein konventionelles Feder-Masse System zurückgegriffen. Für die Charakterisierung und Entwicklung des Lineargenerators mussten verschiedene konstruktive Gegebenheiten, wie beispielsweise die maximalen Maße des Drifters und die möglichen -durch die Wellen bedingten- Auslenkungen auf das Feder-Masse Systems berücksichtigt werden. Parallel zu den Harvester-Entwicklungen wird ein Wellenmessgerät auf Basis eines Beschleunigungssensors und eines Arduinos genutzt, um Wellenfelder und ihre direkte Auswirkung auf ein entsprechend schweres Driftersystem zu untersuchen.

Über die vorherige Analyse der Wellen konnten die Beschleunigungen und die daraus resultierenden Bewegungen des Feder-Masse Systems bestimmt werden. Basierend auf der Wellenanalyse und der baulichen Gegebenheit wurden die Komponenten des Lineargenerators (Dauermagnet, Federn und Spulen) konzeptioniert. Da dieser eine Wechselspannung erzeugt, muss diese für die weitere Nutzung im Energy Harvester gleichgerichtet werden. Hier wurde eine Schaltung entwickelt, welche die Wechselspannungen mehrerer Spulen verarbeiten kann. Mit Hilfe eines Powermanagements kann dann ein Pufferakkumulator geladen und eine Messelektronik betrieben werden.

Mitmachaktion: Grundlagen zur Entwicklung von wellenbasierten Energy-Harvestern.

Ansprechpartner: Jan Schulz / E-Mail

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