Antennen statt Kabelsalat
In Tischen versteckt versorgen neuartige Antennen elektronische Geräte induktiv mit Strom und Daten.
Die Technologie SUPA Wireless, kurz für „Smart Universal Power Antenna“ lässt Stromleiter verschwinden – sei es bei Lampen, Laptops oder Smartphones. Forscher am Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS haben SUPA Wireless gemeinsam mit ihren Kollegen der Universität Paderborn und vier mittelständischen Technologiefirmen entwickelt. Das Prinzip ähnelt dem eines Induktionsherds: In einem Tisch ist ein Netz von Spulen untergebracht, die jeweils eine Sendeantenne repräsentieren. Fließt Strom durch diese Spulen, erzeugt er ein Magnetfeld. Dieses wiederum lässt Strom in der Spule fließen, die in der Lampe angebracht ist: sie leuchtet.
Abb.: Diese Büroleuchten empfagen kabellos Energie. (Bild: ENAS)
Allerdings soll die Lampe nicht nur an einem bestimmten Platz auf dem Tisch eine Stromversorgung erhalten, sondern auf der gesamten Fläche. Dies bedeutet jedoch auch, dass überall dort ein Magnetfeld entstehen muss, wo Strom nötig ist – also auf dem ganzen Tisch. Eine Möglichkeit wäre, eine riesige Spule im Tisch unterzubringen – allerdings ist diese Lösung wenig praktikabel. Die Forscher haben sich daher für eine andere Variante entschieden: „Wir bestücken eine Platine mit zahlreichen Antennen. Deren Abstand ist so gewählt, dass nur unter der Empfangsfläche der Lampe ein Magnetfeld erzeugt wird – unabhängig davon, wo sie auf dem Tisch steht“, sagt Hedayat.
Damit die Strahlung nicht zu groß wird, haben die Forscher eine weitere Lösung parat. Es schalten sich jeweils nur diejenigen Antennen ein, die genau unter der Lampe angebracht sind. Alle anderen sind ausgeschaltet. „Dafür gibt es zwei Ansätze: einen physikalischen und einen numerischen“, verrät Hedayat. Der physikalische beruht darauf, dass die Antenne den Empfänger, also die Lampe, als Störung empfindet. Diese elektrische „Signatur“ nutzen die Wissenschaftler.
Am numerischen Ansatz arbeiten die Forscher momentan: die Antenne „spricht“ quasi mit dem Empfänger, fragt nach seiner Identifikation und danach, ob er überhaupt berechtigt ist, Energie zu erhalten. Auch die Frage, wie viel Energie die Lampe benötigt, soll Thema der „Unterhaltung“ sein. Um die Strahlung noch weiter zu reduzieren, haben die Forscher sie auf einen Übertragungsbereich von bis zu fünf Zentimetern über dem Tisch begrenzt. Das reicht, um gängige elektronische Geräte wie ein Handy oder ein Tablet-PC zu versorgen.
Derzeit läuft die letzte Entwicklungsphase an. Nun geht es darum, die Technologie zur Produktreife zu führen. Als eine erste Anwendung soll die Lampe inklusive der Platine Ende 2014 auf den Markt kommen, so das Ziel der Forscher. Die Platinen werden in verschiedenen Größen ausgeliefert, so dass Kunden sowohl kleine als auch große Tische nachrüsten können.
Mit dem System lassen sich jedoch nicht nur Lampen kabellos mit Energie versorgen, sondern auch Laptops oder Smartphones. Hier haben die Forscher zudem eine weitere Funktionalität eingebaut. „Wir senden nicht nur Energie, sondern auch Daten durch den Tisch“, sagt Hedayat. Auch in der Medizin kann SUPA Wireless gute Dienste leisten, etwa wenn es um die Energieversorgung von Implantaten geht. Ein Beispiel sind Drucksensoren, die im Gehirn von Schlaganfallpatienten sitzen und Alarm schlagen, wenn der Hirndruck zu hoch wird. Bisher versorgten Batterien die Implantate. Waren sie leer, mussten sie operativ gewechselt werden. Die neue Technologie macht diese Eingriffe überflüssig – und den Patienten das Leben leichter.
FhG / PH
