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Forschung: Von Algen gesammelte Energie treibt ARM-CPU an

17.05.2022 | 15:12 Uhr | Michael Söldner

Durch Photosynthese von Algen gesammelte Energie soll künftig kleine ARM-Prozessoren antreiben.

Für den Betrieb kleiner CPUs auf ARM-Basis ist nur sehr wenig Strom nötig. Für Umweltsensoren haben Forscher bereits mit Sonnenenergie und entsprechenden Solarzellen experimentiert. Leider ist die Energieausbeute durch die Sonne nicht stetig: Bewölkung oder Nächte sorgen für ein Einbrechen der Stromzufuhr. Daher haben sich Wissenschaftler mit Algen einem neuen Feld der Energieerzeugung zugewandt.

Funktioniert auch bei Nacht

Dazu haben Wissenschaftler der University of Cambridge einen Mini-PC mit ARM-Cortex-Prozessor ein halbes Jahr lang mit Strom versorgt, der zuvor von Algen erzeugt wurde. Konkret wurde dafür die grüne Spanalge eingespannt, die auch blaugrüne Alge genannt wird. Dabei handelt es sich um eine Cyanobakterien-Art, die durch Photosynthese in einer Nährlösung Energie erzeugen kann. Für das Experiment ist zwingend Sonnenlicht erforderlich. Doch auch bei absoluter Dunkelheit liefern die Algen noch weiter Energie. Dies könnte laut den Forschern daran liegen, dass die Cyanobakterien in der Dunkelheit weiter überschüssige Nahrung verarbeiten.

Die Energie wird durch zwei Elektroden aufgenommen und zum ARM-Board geleitet. Dieses besteht aus extrem sparsamen ARM Cortex-M0+-CPUs mit einer Cloud-Schnittstelle. Darüber werden die Messergebnisse übertragen, mit denen die Energieerzeugung beobachtet wird.

Nur 0,3 Mikrowatt zum Betrieb nötig

Der Prozessor war nicht untätig, sondern musste pro Stunde 45 Minuten lang Berechnungen absolvieren, danach ging er für 15 Minuten in den Leerlauf. Dafür wurde eine Leistung von lediglich 0,3 Mikrowatt nötig. Die gesamte Konstruktion stand über mehrere Monate auf dem Fensterbrett im Haus eines Forschers.

Messstationen am Ende der Welt

Die Ergebnisse der Algen-Batterie stimmen die Wissenschaftler hoffnungsvoll. Denkbar wären Smartwatches oder Temperatursensoren, die durch von Algen erzeugte Energie dauerhaft laufen. Auch an abgelegenen Standorten könnten auf diese Weise Messstationen betrieben werden. In etwa fünf Jahren sei mit einer Serienreife zu rechnen.

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