Sensor ohne Batterie und Kabel

Durch thermoelektrische Generatoren ist für das Sensor-System in Flugzeughüllen keine äußere Stromversorgung nötig.

Ein Flugzeug regelmäßig rundherum zu warten ist aufwändig. Einfacher ist es, wenn Sensoren an der Flugzeugwand Schäden direkt erkennen. Ein Problem stellt dabei die Energieversorgung dar, da es kompliziert und teuer ist, hunderte Sensoren an der Flugzeugwand zu verkabeln. Durch eine Entwicklung der EADS Deutschland GmbH in Kooperation mit dem Institut für Sensor- und Aktuatorsysteme der Technischen Universität (TU) Wien ist jedoch keine äußere Stromversorgung der Sensoren mehr nötig. Ein thermoelektrischer Generator erzeugt für jeden einzelnen Sensor aus dem Temperaturunterschied zwischen der bodennahen Luft und der Kälte in großer Flughöhe Strom.

Abb.: Der thermoelektrische Generator mit dem wärmespeichernden Wasserbehälter kann einen Sensor an der Flugzeugwand mit Strom versorgen. (Bild: TU Wien)

In dem sogenannten Energie-Harvester-Modul befindet sich ein Wasserreservoir, das die Bodenwärme speichert. Wenn ein Flugzeug in eine Höhe von tausenden Metern aufsteigt, kühlt die Außenwand ab. Der Innenbereich des Moduls mit dem Wasserreservoir steht über den thermoelektrischen Generator in Kontakt mit der kalten Außenhaut. Das somit am Generator erzeugte Temperaturgefälle wird zur Erzeugung einer elektrischen Spannung genutzt. Bei der Landung ist es genau umgekehrt: Das Flugzeug wärmt sich an der bodennahen Luft wieder auf, innen ist das Modul noch kalt – und wieder kann Strom erzeugt werden. Auf diese Weise kann der Energie-Harvester bei einem Flug eine elektrische Energie von acht bis zehn Milliwattstunden bereitstellen, was für einen drahtlosen Sensorknoten völlig ausreicht.

Wenn gerade keine Thermospannung entsteht, etwa unmittelbar beim Start und bei der Landung, regelt eine Elektronik die Speicherung und Abgabe der elektrischen Energie. Die gemessenen Daten gibt der Sensor per Funk weiter. Sowohl Elektronik als auch Komponenten für die Stromerzeugung und Energiespeicher haben nur einen geringen Platzbedarf, so dass sie problemlos in die Flugzeughülle eingebaut werden können. Die genaue Größe lässt sich je nach Anwendung und Energiebedarf anpassen.

TU Wien / MH