Smart Textiles im Kontext energetischer Produkte

Smart Textiles werden oft noch auf funktionale Bekleidung reduziert. Dabei können intelligente Textilien auch zur nachhaltigen Energiegewinnung genutzt werden: ob als Energie gewinnende Gewebe in Zeltdächern, als Garne mit piezoenergetischen Eigenschaften oder als Wärme leitende Fasern in beheizbaren Beschichtungen für Rotorblätter von Windkraftanlagen. Wir stellen drei Beispiele mit Wachstumspotenzial vor:

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Quelle – Frauenhofer IIS

Ein Beispiel mit Zukunftsperspektive ist die organische Photovoltaik: Lange galt sie zwar als potenziell interessant, jedoch waren die bisherigen Angebote zu wenig stabil und wenig effizient. Abhilfe schaffen Farbstoffe in textilen Strukturen zur Umwandlung von Licht in elektrische Energie, die eine Reihe von Vorteilen gegenüber starren Solarzellen bieten. Sie sind flexibel, atmungsaktiv und konfektionierbar.
Die modularen Systeme können beispielsweise für die autarke Energieversorgung in textilen Mikrosystemen eingesetzt werden. Sie sind dort eine geeignete Alternative, wo starre Solarmodule und -folien nicht verwendet werden können. Im Projekt TEXSOLAR am TITV Greiz ist es erstmals gelungen, die Energiewandlung direkt an modifizierten Textilien zu realisieren. Gelingt dies unter Produktionsbedingungen, lassen sich kostengünstig langzeitstabile, autarke textile Sensoren und hochflexible, elektronische Bauteile für den Einsatz in der Medizin und Technik herstellen. Die textilen Farbstoffsolarzellen eignen sich für Mikrosysteme mit kleinen Solarflächen zur Energieversorgung interaktiver textiler Komponenten mit einem Energieverbrauch bis 100 µW.

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Quelle – Hohenstein Institute
Kühltextil Pad

In Zukunft werden wir also immer mehr Energie aus Umgebungseinflüssen gewinnen. Für das Energy Harvesting im textilen Bereich, also den Gewinn von Energiekleinstmengen, eignen sich neben Farbstoff- und Dünnschichtsolarzellen insbesondere Materialien mit piezoelektrischen Eigenschaften. Diese können Verformungen in elektrische Spannung überführen. Am Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) werden im Rahmen des europäischen Forschungsprojekt PIEZOTEX derzeit elektrische Schaltungen für den Einsatz mit piezoelektrischen Fasern entwickelt. Mit Blick auf ihren Nutzwert für intelligente Textilien versprechen sich die Forscher zahlreiche Potenziale. So sollen durch Entwicklung eines PVDF-Garns elektrische Komponenten in Textilien integriert werden, die sich über die Bewegung z.B. beim Sport mit Energie versorgen lassen.

Ein weiteres Beispiel für textile Werkstoffinnovationen im Kontext der Energieproduktion sind CNT basierte Heizbeschichtungen (Carbo eTherm) der FutureCarbon Gmbh aus Bayreuth. Das Unternehmen entwickelt funktionale Beschichtungssysteme unter Integration von Kohlenstoff-Nanofasern CNT, um die Eigenschaften eines Werkstoffs gezielt zu verbessern. Carbonnanotubes sind eines der Paradebeispiele unter den neuen Kohlenstoffmaterialien. Sie sind eine besonders stabile Konfiguration einer sechseckigen Wabenstruktur entlang einer Röhre, hochfest und weisen hervorragende elektrische und

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Quelle – TTV Greiz

thermische Leitfähigkeiten auf. Damit sind sie als Additive in Polymeren in der Lage, Wärme zu leiten und eine Oberflächenbeschichtung in eine flächige Heizung zu verwandeln. Aufgebracht auf Rotorblätter von Windkraftanlagen können Carbonnanotubes somit zur Enteisung im Winter genutzt werden und unnötige Ausfallzeiten verringern. Mit gefahrloser Kleinspannung lassen sich CNT-Heizbeschichtungen zudem beispielsweise in Form von Flächenheizungen für Fahrzeuge, in Fußbodenheizungen von Wohnmobilen oder Feuchträumen sowie als Schlauchheizungen in der Medizintechnik betreiben.

Beitragsbild: Frauenhofer IIS

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