Intelligente Gebäude der Zukunft, angetrieben durch Licht und Bewegung

Wärme, Licht und Wind - alles Quellen der Umgebungsenergie, die wir gewohnt sind, zur Deckung unseres wachsenden Energiebedarfs zu nutzen. Aber was ist mit Bewegung und Schwingungen? Auch sie sind eine natürlich vorkommende Energiequelle, die in der Umwelt frei verfügbar ist. Sie sind jedoch eine ungenutzte Energiequelle, die eingefangen und in nutzbare Energie umgewandelt werden könnte.

Diese Energie könnte genutzt werden, um intelligente Gebäude über das Internet der Dinge (IoT) mit Strom zu versorgen, sagen Forscher der University of St. Andrews, die untersucht haben, wie man mit einer neuen Familie von Halbleitern Strom erzeugen kann.

Dünnschicht-Energie-Harvester

Im Mittelpunkt der Forschung stehen niedrigdimensionale Halogenid-Perowskite, ein flexibler, leichter, kostengünstiger und hocheffizienter Halbleiter, der Umgebungsenergie über verschiedene Mechanismen in nutzbare Energie umwandelt, einschließlich photovoltaischer, piezoelektrischer, ferroelektrischer und pyroelektrischer Effekte - Eigenschaften, die bei der Energiespeicherung, bei Speichergeräten und bei der Nutzung von Wärmeenergie nützlich sind.

"Dies ist das erste Mal, dass die ferroelektrischen Eigenschaften dieses Materials in Form eines dünnen Films erforscht wurden", sagte Dr. Lethy Krishnan Jagadamma, leitender Forscher und Dozent an der Fakultät für Physik und Astronomie. "Unsere Ergebnisse eröffnen die Möglichkeit, drahtlose Sensoren für das Internet der Dinge (IoT) in Innenräumen mit Strom zu versorgen, wo die meisten dieser Geräte voraussichtlich zum Einsatz kommen werden."

The IoT

Das Internet der Dinge (IoT) ist ein intelligentes Netz von mit dem Internet verbundenen elektrischen und elektronischen Geräten, die in Echtzeit miteinander kommunizieren, und gilt als eine der transformativsten Technologien des 21. Jahrhunderts, insbesondere im Energie- und Gesundheitssektor sowie für intelligente Gebäude und intelligente Städte.

Jahrhunderts, insbesondere im Energie- und Gesundheitssektor sowie für intelligente Gebäude und Städte. Sie ist das Herzstück aller intelligenten Technologien und der ^vierten industriellen Revolution, der Industrie 4.0 - der vollständigen Automatisierung und Digitalisierung des Fertigungsprozesses. Aber es gibt Grenzen, insbesondere bei Batterien, die erhebliche Herausforderungen in Bezug auf Skalierbarkeit, Umweltauswirkungen und Wartung darstellen.

Niederdimensionale Halogenid-Perowskite bieten eine vielversprechende Lösung, und durch die Integration dieser kostengünstigen Technologien zur Energiegewinnung mit dem Internet der Dinge könnte der Energieverbrauch von Gebäuden um 45 % gesenkt werden, was erheblich zu den globalen Nachhaltigkeitszielen beiträgt.

Diese Arbeit unterstützt die Vision von "grüner Energie überall und jederzeit"", fügte Raja Sekhar Muddam, Doktorand in der Energy Harvesting Research Group, hinzu. "Sie ist ein entscheidender Schritt, um das Potenzial von Industrie 4.0 durch saubere, autarke Energielösungen voll auszuschöpfen."

Quellenhinweis:

Self-Poled Halide Perovskite Ruddlesden-Popper Ferroelectric-Photovoltaic Semiconductor Thin Films and Their Energy Harvesting Properties, Advanced Functional Materials, April 2025. Muddam, R. S., et al.