Energierevolution – Kameras funktionieren bald ohne Akku

Kameras ohne AkkuFotolia: #84279064 | Urheber: Alex White - battery red glossy web icon

So schön die Möglichkeit auch sein mag, Bilder mobil auf allen Teilen des Globus schießen zu können, eines macht diesen Spaß das eine oder andere Mal dann doch zunichte: der Akku. Leider sind elektronische Geräte noch nicht imstande, sich selbst mit Energie zu versorgen – bis jetzt. Denn dank einer neuen technischen Errungenschaft, welches aus einem Projekt der Columbia University hervorgeht, dürfte der Akkubetrieb für Kameras bald der Vergangenheit angehören.

„Self-Powered Camera“ bringt Licht ins Dunkel

Professor Shree Nayar und sein Forscherteam haben an der Columbia University eine Kamera entwickelt, die sich selbst erhält. Ein autarkes System ermöglicht den Betrieb ohne separate Stromzufuhr. Die Kamera entwickelt die benötigte Energie ganz eigenständig.

Ermöglicht werde dies durch einen Bildsensor, präziser über einen Pixelstromkreis. Die Dioden der Pixel erzeugen aus dem Einfallswinkel des Lichts nicht nur ein visuelles Bild, sondern wandeln die Lichtenergie simultan in einen elektrischen Impuls um, der genutzt werden kann, um die Kamerafunktion zu gewährleisten.

Die Technik dahinter ist natürlich etwas komplizierter als das theoretische Konzept. Konkret nutzbar ist das System aber dennoch, auch wenn – wie die obere Abbildung zeigt – die Bildqualität derzeit noch nicht einmal im Ansatz moderner HD-Qualität entspricht.

Als Zwischenspeicher wird übrigens ein Kondensator genutzt. Dieser speichert die Energie bis zur nächsten Bildaufnahme. Die einzelnen Photodioden wechseln permanent zwischen Aufnahme und Energieumwandlung hin und her. 300 Lux benötigt eine Szene ausschließlich, um ein visuell sichtbares und permanentes Bild zu erzeugen. Derzeit kann die autarke Kamera ein Bild pro Sekunde aufnehmen.

Akku-lose Kamera in vielen Einsatzgebieten gefordert

Wo und wie die sich selbst mit Strom versorgende Kamera zum Einsatz gelangen kann, liegt auf der Hand. Für mehr Sicherheit könnten insbesondere Überwachungskameras sorgen, die auch bei Unterbrechung der Stromzufuhr weiter Bilder liefern würden. Auch in Krankenhäusern würde dieses System die Sicherheit von Patienten fördern können, beispielsweise bei Bildaufnahmen während einer OP oder zur Patientenkontrolle.

Die modernen Akku-Typen in der Übersicht

Jeder Akku funktioniert nach demselben Prinzip: Während der Aufladung wird elektrische Energie in chemische Energie gewandelt und so gespeichert. Der entgegengesetzte Prozess findet statt, wenn ein Gerät auf die gespeicherte Energie zugreift.

  • Nickel-Metallhydrid-Akkus (NiMH): Werden hauptsächlich in kleineren elektronischen Geräten eingesetzt und entsprechen in etwa wieder aufladbaren Batterien.
  • Lithium-Ionen-Akkus (Li-Ionen): Akkus, die auf Lithum basieren, besitzen eine große Ladekapazität und sind relativ leichtgewichtig. Aufgrund der hohen Ladekapazität kommen sie in modernen Endgeräten wie Kameras, Laptops oder Smartphones zum Einsatz.
  • Lithium-Polymer-Akkus (LiPo oder LiPoly): Sind die moderne Weiterentwicklung der Lithium-Ionen-Akkus und besitzen eine noch höhere Ladekapazität. Aufgrund der teuren Herstellungsverfahren werden diese Akkumulatoren derzeit kaum eingesetzt.

 

Die vom Forscherteam um Professor Shree Nayar entwickelte Kamera ist übrigens imstande, selbst als Ladegerät zu funktionieren und kann andere Akkumulatoren mit Energie versorgen. Prinzipiell ist auch der direkte Anschluss einer modernen Kamera möglich. Die autarke Kamera ist demnach Endgerät und Ladegerät zugleich und benötigt für beide Funktionen keine separate Stromzufuhr.



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