2020 werden die Olympischen Spiele in Tokio stattfinden. Bereits 2017 hatte das Organisationskomitee aufgerufen, Altelektrogeräte abzugeben, um aus den enthaltenen Edelmetallen die insgesamt 5000 Medaillen herzustellen [1]. Zweifelsohne eine charmante Idee, wird doch hierdurch sichtbar, welche Werte in ausrangierten Geräten schlummern. Wenn jedoch Recycling Silber ist, dann ist das Verlängern der Lebensdauer Gold. Schließlich bleibt – selbst für den Fall, dass man alle eingesetzten Rohstoffe irgendwann wiederverwertet – das Zerlegen und erneute Herstellen samt der nötigen Logistik im Zweifelsfall belastend für die Umwelt. Im Sinne einer künftigen nachhaltigen Kreislaufwirtschaft muss all das neu gedacht werden.
Verkürzte Lebensdauer
Die Erkenntnis, dass kurzlebige, schnell verschleißende Produkte ein nicht mehr zu tolerierendes Relikt aus rücksichtslosen oder wahlweise naiven Zeiten sind, setzt sich mehr und mehr durch. Weniger bekannt ist, dass große Teile der weltweiten Berge aus Elektroschrott auf das Konto von ein und derselben Komponente gehen: Netzteile.
Netzteile sind allgegenwärtig. Sie wandeln Wechselstrom aus der Steckdose in den von Geräten benötigten Gleichstrom um. Die heute verbreiteten Modelle sind dank der verbauten Elektrolytkondensatoren leicht und kompakt. Der Nachteil: sie sind fehleranfällig. Das verkürzt neben der Lebensdauer der Netzteile auch die der Endgeräte, die sie speisen. Haltbarer wären Folienkondensatoren. Die brauchen aber bis zu zehnmal mehr Platz. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat man nun eine Lösung entwickelt, die deutlich langlebigere Netzteile möglich macht.
Langlebigere Netzteile durch Digitalisierung
Den Forschern des Lichttechnischen Instituts (LTI) am KIT gelang die Entwicklung eines speziellen digitalen Regelungsverfahrens, welches es erlaubt, Folienkondensatoren in Netzteilen bei nur leicht gesteigertem Platzbedarf einzusetzen. Das Regelungsverfahren, das auf einem im Netzteil eingebauten Mikroprozessor läuft, erkennt störende Umgebungseinflüsse. So lassen sich beispielsweise höhere Spannungsschwankungen ausgleichen. Dadurch sind Speicherkondensatoren mit geringerer Kapazität ausreichend.
Realisierbar sei die neue Technologie erst mit der Verbreitung von sehr leistungsstarken Mikroprozessoren geworden, erklärt Michael Heidinger vom LTI: „Man kann die Digitalisierung der Netzteile mit dem Technologiesprung von der analogen zur digitalen Fotografie vergleichen.“ Je nach Design könne man die Betriebsdauer verdreifachen.
Vorteile für sicherheitskritische Anwendungen
Der Ersatz von Elektrolytkondensatoren als häufigste Ausfallursache von Netzgeräten wird außerdem zu viel geringerem Wartungsaufwand führen – ein wichtiger Vorteil für besonders sicherheitskritische Bereiche wie Luftfahrt, Elektroautos oder Anwendungen in der Industrie. Als weiterer Vorteil bringen die neuen Netzteile die Fähigkeit zur Fernwartung und die damit verbundene Integration in das Internet of Things mit sich. Die KIT-Forscher suchen jetzt passende Industriepartner.
Weitere Informationen
www.kit.edu
Bildhinweis:
Kompakt aber langlebig: Das am KIT neuentwickelte Netzteil überwindet die Schwächen der heute verbreiteten Geräte. (Foto: Markus Breig, KIT)
Quellen:
[1] https://www.heise.de/newsticker/meldung/Elektroschrott-Sammlung-fuer-Olympische-Medaillen-in-Japan-fast-abgeschlossen-4302055.html
