Miniatur-Motor soll mobile Geräte antreiben
Ein Forscherteam um Luc Frechette an der Columbia University hat einen miniaturisierten Motor entwickelt, der in Zukunft eine Alternative zur herkömmlichen Batterie sein könnte.
Ein Forscherteam um Luc Frechette an der Columbia University hat einen miniaturisierten Motor entwickelt, der in Zukunft eine Alternative zur herkömmlichen Batterie sein könnte. Der weniger als ein Gramm auf die Waage bringende Miniatur-Antrieb ist nicht größer als ein Hosenknopf und erzeugt eine Leistung von 20 Watt.
"Unsere Lösung bringt zehn mal soviel Energie wie die beste Lithium-Batterie", so Frechette. "Wenn man den Miniatur-Motor als Ersatz für eine Notebook-Batterie einsetzen würde, wäre diese Lösung etwa so groß wie ein Stapel Spielkarten." Der Antrieb selbst würde dabei nur ein Viertel des Platzes beanspruchen, den Rest benötigt der Tank für den Treibstoff. Ein Notebook ließe sich damit etwa 24 Stunden lang mit Strom versorgen, bis der Tank leer ist und einfach nur wieder aufgefüllt zu werden braucht.
Der Tank versorgt die Verbrennungskammer mit Wasserstoff, der dort entzündet wird und das dabei entstehende heiße Gas durch eine Turbine jagt, die den Kompressor antreibt. Die miniaturisierten Komponenten wie Lager, Kammer und Turbine haben die Forscher aus Silizium herausgeätzt.
Zwar konnte Frechette mit seinem Team die Maschine so konstruieren, dass sie bis zu 2,4 Millionen Umdrehungen pro Minute leistet, aber die Forscher wissen nicht genau, welche Probleme bei dieser Leistung mit den beweglichen Teilen im Dauerbetrieb auftreten können. Denn durch die Verkleinerung vergrößert sich die Reibung und es entsteht mehr Hitze während des Betriebs. "Auch das Verbrennen des Wasserstoffs erzeugt soviel Hitze, dass sie vom Gerät wegtransportiert werden muss, sodass sich der Antrieb nicht grundsätzlich für alle Geräte als Batterieersatz eignen wird." Doch Frechette ist überzeugt, dass die Probleme zu bewältigen sind und will ein komplettes System als Prototyp bereits im nächsten Jahr vorstellen. Für den Einsatz im Massenmarkt stellt sich Frechtte ein mobiles Ladegerät vor, das nicht direkt im Notebook sitzt, sondern dessen Batterie von außen auflädt.
An einer ähnlichen Mikrogas-Turbine arbeiten auch Wissenschaftler des Labors für Gasturbinen-Technologie am amerikanischen [www.mit.edu/aeroastro/www/labs/GTL/research/micro/micro.html Massachusetts Institute of Technology]. Die etwa vier Zentimeter kleine Gasturbine wird von Butangas angetrieben und ist Teil eines Generators, der den Strom erzeugt. Ziel des Projektes, so Labordirektor Alan Epstein, sei ein turbinengetriebenes Powerpack für ein Notebook, das um 25 Prozent kleiner sein soll als heutige Akkus und die Betriebszeit auf 20 Stunden erhöhen soll. Eine Mikroturbine, die mit Wasserstoff läuft, existiert bereits. Sie erzeugt eine Leistung von etwa 80 W. Da die Verbrennung bei Temperaturen von 1600 bis 2000 °C erfolgt, könnte in Mobilgeräten die Abwärme noch massive Probleme bereiten. Zwar sind bislang nur Teile dieser Technologie getestet worden, allerdings versprechen sich die Wissenschaftler später einmal eine Leistung von mehr als 100 Watt aus einer solchen Turbine.
Die US-Streitkräfte, von denen die Forschungen des MIT auf diesem Gebiet finanziert werden, wollen die neuen Antriebe in Zukunft dazu verwenden, um GPS-Empfänger, Nachtsichtgeräte und andere militärische Gerätschaften anzutreiben. Später sollen hemdenknopfgroße Miniatur-Gasturbinen als Stromquelle für Handheld-Computer, Mobiltelefone und Camcorder dienen.
Auch Wissenschaftler an der kalifornischen Universität Berkely arbeiten an einem Miniatur-Antrieb. Ihr Mikro-Wankel-Motor soll später einmal 30 Watt liefern. (Andreas Grote) / (wst)
