Speechload: Akustisches Energie-Harvesting © Jochen Günther, PLS
Mit „Speechload“ stellt unser StageAID Team eine Konzeptstudie für akustisches Energy Harvesting vor. Der Ansatz: Ein rekuperativer Wandler koppelt an die Bereiche von Mikrofon und Ohrlautsprecher an und wandelt mechanische Vibrationen bei Sprache und Anrufen in elektrische Energie. Piezo- und MEMS-Wandler speisen über ein Power- Management-IC mit Pufferung in den Akku.
Konzeptmodellierung und Versuchsumgebung
Um diese Daten zu validieren, bot es sich an, die täglichen stundenlangen Akquise- und Fachgespräche unseres Geschäftsführers als natürliche Quelle zur akustischen Energieerzeugung zu nutzen und auszuwerten.
Der Wunsch:
Bei längeren Telefonaten könnten so je nach Gerätekonfiguration einige Prozentpunkte an Ladestand zurückgewonnen werden; genug für einige zusätzliche Minuten Telefonie oder Messaging. Zusätzliche Energie ließe sich dann in lauten Umgebungen, beispielsweise bei Rock-Konzerten gewinnen.
Für den Einsatz im Alltag könnten weitere Schritte nötig sein: effizientere Wandler, niedrigere Ruheströme der Elektronik und intelligente Betriebsstrategien. „Speechload“ ist kein Verkaufsprodukt, sondern ein Forschungs- und Design-Prototyp, der zeigen soll, wie breit Energy-Harvesting-Konzepte künftig gedacht werden können – als Ergänzung klassischer Ladeverfahren.
Die harte Wahrheit: Die erzeugte elektrische Energie eines Menschen mit direkt am Mund abgenommener Schalldruck von 100 dB SPL lässt sich physikalisch exakt herleiten. Hier folgt eine vollständige Beispielrechnung in verständlichen Schritten….das Ganze mit überraschendem Ergebnis.Schalldruckpegel: Ausgangsdaten
Schalldruckpegel am Mund: angenommen:100 dB SPL
Referenzschalldruck in Luft: p₀ = 20 μPa = 2 × 10⁻⁵ Pa
Umrechnung 100 dB SPL in Schalldruck (Pa)
Formel:
Lₚ = 20 · log₁₀ (p / p₀)
Umgestellt:
p = p₀ · 10^(Lₚ / 20)
Einsetzen:
p = 2 × 10⁻⁵ · 10^(100 / 20)
p = 2 × 10⁻⁵ · 10⁵
p = 2 Pa
Berechnung der Schallleistung am Mund
Formel für die Schallleistung P einer Kugelwelle bei Schalldruck p im Abstand r:
P = (p² / (ρ · c)) · A
Wobei:
p = 2 Pa (eben berechnet)
ρ = 1,2 kg/m³ (Dichte der Luft)
c = 343 m/s (Schallgeschwindigkeit)
A = 0,005 m² (typische Mundfläche – angenommen 5 cm²)
Berechnung:
P = (2²) / (1,2 · 343) · 0,005
P = 4 / 411,6 · 0,005
≈ 0,0097 · 0,005
≈ 0,0000485 W
= 48,5 μW
Energieertrag über 50 Jahre
Annahme: Lautes Sprechen 2 Stunden / Tag über 50 Jahre
T₍gesamt₎ = 50 · 365 · 2 · 3600 ≈ 13.140.000 s
Erzeugte Energie:
E = P · T₍gesamt₎ = 0,0000485 W · 13.140.000 s
≈ 638 J
Umrechnung in kWh:
638 J ÷ 3.600.000 ≈ 0,000177 kWh QED
✅ Ergebnis:
Selbst bei 50 Jahren lautem Sprechen entsteht nur etwa 0,00018 kWh – also kaum genug, um ein modernes Smartphone auch nur für Sekunden zu laden….. schade, oder?
- Die erzeugte Energie reicht, um eine 60-W-Glühlampe ca. 11 Sekunden lang zu betreiben.
- Im Alltag ist das verschwindend wenig, für nennenswerte Stromerzeugung aus menschlicher Stimme ungeeignet.
Jetzt auf Thomann.de stöbern.
Wir sind Affiliate Partner bei THOMANN. Wenn du vorhast, demnächst Equipment zu shoppen und unsere Arbeit gerne unterstützen möchtest, nutze einfach diesen Link!
Es entstehen dir keine Zusatzkosten, aber wir erhalten eine kleine Provision.
Dafür schon mal vielen Dank 🙂
Folge uns jetzt auf Instagram, Facebook & YouTube und verpasse keine Artikel
und spannende Infos mehr!
Außerdem interessant: Unsere Facebook-Gruppe StageAID-Talk!
