Im Rahmen des Projektlabors Debug:Lab, welches sich mit den Themen Digitalisierung und Nachhaltigkeit im Museums-Kontext beschäftigt, wurde eine Knie-Orthese entwickelt, welche als Energiequelle für den Audiowalk der Galerie für Zeitgenössische Kunst dient. Die Elektronik des Audiowalks ist für Energy-Harvesting ausgelegt und nutzt, im Zusammenspiel mit der Firmware, effizient die geringe und stark schwankende Energiezufuhr. Moderne Power Kondensatoren ersetzen übliche Akkus.

Die Orthese

Konzept und Design der Orthese stammen von Franziska Kinder. Individuell anpassbar an verschiedene Beindicken, macht sie sich die Bewegung am Kniegelenk zu Nutze: Aus der Rotation wird ein kleiner Generator angetrieben, welcher Strom erzeugt. Neben 3D-Druck kommt als prototypische Fertigungstechniken auch Laserschnitt zum Einsatz.

Energy Harvesting

Die Stromergewinnung aus uns umgebenden, kleinen Energiequellen wird als Energy Harvesting bezeichnet. Darunter fallen u.A. Sonnenlicht, Bewegung oder auch Wärmequellen, wie beispielsweise der eigene Körper. In Zeiten von Ressourcenknappheit und Klimaerwärmung ist es mehr als überfällig, dass dieser Themenkomplex zunehmend an Bedeutung gewinnt.

Powermanagement

Für das Powermanagement kommt ein eigens für Energy Harvesting konzipierter Schaltkreis zum Einsatz, welcher in der Lage ist, die unstetige Eingangsspannung zu handhaben. Die gesammelte Energie wird in modernen Superkondensatoren zwischengespeichert. Diese haben den Vorteil, dass sie in der Energieaufnahme und -abgabe sehr effizient arbeiten. Weiterhin kann auf Akkus, welche oftmals auf Lithium basieren, verzichtet werden. Lithium ist ein schwindender Rohstoff und verursacht bei einer sehr verbreiteten Förderungsweise erhebliche Umweltschäden. Der Entsorgungs- oder auch Recyclingprozess ist ebenfalls sehr aufwändig.

Logik

Für die Tonwiedergabe wird ein MP3/OGG-Codec verwendet. Dieser wird durch ein sparsames System-On-Chip orchestriert, welches die Ton-Dateien von einer Micro-SD interpretiert und Nutzereingaben entgegennimmt.

User-Interface

Die Steuerung ist intuitiv: Bewegung erzeugt Energie und startet die Ton-Widergabe. Die Widergabe wird bei mangelndem Energievorrat zunächst leiser und letztendlich gestoppt. Eine blinkende LED untermalt den Zustand. Weiteres Bewegen startet die Widergabe an der letzten Stelle. Ein Button versetzt die Wiedergabe an den Anfang. Zwei weitere Buttons dienen der Lautstärke-Einstellung.