Kabellose Zukunft: In Tokio fließt Strom über Licht statt Leitungen

Forscher haben ein System entwickelt, das mit Licht kleine Geräte versorgt. Eine adaptive Optik bündelt Infrarotstrahlen präzise auf kleine Solarzellen - automatisch, sicher und sogar im Dunkeln. So entsteht kabellose Energieübertragung für das IoT.

Automatische Energie aus Licht

Im Labor des Institute of Science in Tokio arbeitet ein System, das Licht in Strom verwandelt - und das ganz ohne Kabel oder Batterien. Entwickelt wurde es von Mingzhi Zhao und Tomoyuki Miyamoto, die zeigen, wie sich Geräte im "Internet der Dinge" künftig selbst versorgen könnten: durch gezielte Energieübertragung über Infrarotlicht, automatisch gesteuert und selbst bei völliger Dunkelheit funktionsfähig.

Der Unterschied zu früheren Konzepten liegt in der Lichtquelle. Statt eines Lasers, der in Innenräumen zu gefährlich wäre, nutzt das System eine leistungsstarke LED. Ihr breiter Lichtkegel wird durch eine Kombination aus zwei Linsen gebündelt - eine davon ist flüssig und kann ihre Brennweite in Echtzeit verändern. So bleibt der Lichtfleck auch über mehrere Meter hinweg klein und energiegeladen. Auf diese Weise lassen sich kleine Photovoltaikzellen noch in bis zu fünf Metern Entfernung zuverlässig mit Strom versorgen.


Damit der Lichtstrahl seine Empfänger trifft, setzt das System auf eine Art mechanisches Auge. Zwei drehbare Spiegel lenken den Strahl, während eine Intel RealSense-Tiefenkamera fortlaufend überwacht, wo sich die Mini-Solarzellen befinden. Das Besondere: Die Anlage funktioniert bei Tag und Nacht. Unter Lichtbedingungen erkennt sie die Zellen über Farbbilder, im Dunkeln über Infrarotreflexionen von winzigen Retroreflektoren, die an den Empfängern angebracht sind - sie reflektieren das ausgesandte Muster der Kamera präzise zurück.

Gesteuert wird das Ganze durch eine lernfähige Bildanalyse-KI, die tausende reale Szenen ausgewertet hat, um Form und Kontur der Photovoltaikflächen sicher zu erkennen. In den Experimenten fand sie ihre Ziele in praktisch jeder Situation - selbst wenn sich die Empfänger bewegten oder der Raum plötzlich abgedunkelt wurde. Das System schaltet innerhalb von weniger als 50 Millisekunden zwischen Tag- und Nachtmodus und hält die Energieübertragung ohne Unterbrechung aufrecht.

Licht statt Kabel

Die Forscher konnten zeigen, dass mehrere Zellen gleichzeitig geladen werden können. Trotz der noch begrenzten optischen Effizienz von rund 56 Prozent gelang eine stabile Energieversorgung auf Distanzen, die für Innenräume völlig ausreichen. Verbesserungen an der Linsenkonstruktion sollen den Wirkungsgrad künftig auf über 80 Prozent steigern. Gefördert wird das Projekt durch die Japan Science and Technology Agency, die Tsurugi-Photonics Foundation und die Takahashi Industrial and Economic Research Foundation.

Die Idee einer optischen Stromleitung ohne Kabel gewinnt mit dem Projekt interessante Gestalt. Was bislang als Laborversuch galt, zeigt reale Alltagstauglichkeit: ein System, das Licht intelligent bündelt, Ziele selbst findet und sogar im Dunkeln weiterlädt. Für die Welt vernetzter Sensoren und Geräte könnte das den wichtigen Schritt bedeuten - hin zu einer Infrastruktur, die Energie wie WLAN Signale verteilen kann.


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