Fraunhofer-Gesellschaft 
Performance und Zuverlässigkeit von Piezofolienmodulen im Generatorbetrieb
Ein System zum Energy Harvesting auf Basis von Piezowerkstoffen besteht aus folgenden Komponenten: schwingende mechanische Struktur, applizierter Piezowandler, Elektronik zur Weiterverarbeitung der elektrischen Energie, elektrischer Speicher, Verbraucher. Zur energieeffizienten und langzeitstabilen Auslegung dieser Systeme ist eine systemübergreifende Betrachtung und Abstimmung dieser Komponenten erforderlich.
Am Fraunhofer LBF wurden zu allen Teilaspekten der Auslegung und Realisierung von Energy-Harvesting-Systemen Forschungsergebnisse erzielt. Es hat sich gezeigt, dass nur eine ganzheitliche Betrachtung des jeweiligen Systems eine optimale und langzeitstabile Auslegung ermöglicht. Bezüglich der Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität hat sich insbesondere die Wechselwirkung zwischen dem Piezowandler und der daran angeschlossenen Elektronik zur Weiterverarbeitung der elektrischen Ladung als kritisch herausgestellt, weshalb zur Erforschung dieses Teilaspekts spezielle experimentelle Methoden entwickelt werden mussten. Für die experimentelle Simulation der Betriebsbelastungen der Folienmodule wurde ein Teststand nach dem Prinzip der 4-Punkt-Biegung entwickelt (Abb. 1). Die Folienmodule werden dazu auf das Substrat geklebt, welches folgender kombinierter Belastung ausgesetzt werden kann:
- Sehr hohe Dehnungen: bis 0,3%
- Temperaturen: -40°C bis 120°C
- Aggressive Medien: Feuchte; in Planung: Öl, Wasser
