Napelemes sísisak

Nagy teljesítményű napelemes sisakot fejlesztettek ki síeléshez és hódeszkázáshoz. Egy új módszer segítségével első ízben sikerült a napelemeket egy gömbölyű sisakhoz igazítani anélkül, hogy ez a robusztusság és a teljesítmény rovására ment volna.

A tudósok szerint ezzel megteremtették a lehetőségét annak, hogy a sisakba épített kommunikációs egységek energiaigényét teljes egészében fedezzék: a sztereó fejhallgatókat és a headseteket nemsokára már azzal az energiával lehet működtetni, amelyet egyedül a sísisakon elhelyezett napelemek termelnek meg.

A mobil eszközöket, mint például az okostelefont vagy az MP3-lejátszót kábelek nélkül, bluetooth-on keresztül lehet csatlakoztatni. A felszereléshez tartozó bluetooth-kesztyű segítségével a sportoló közvetlenül felveheti a bejövő hívásokat. Így még az MP3-lejátszót is kényelmes lehet távirányítani, aminek köszönhetően végre nem kell többé körülményesen lehúzni a kesztyűt a mínuszokban. A kutatók szerint ezzel egy teljes kommunikációs rendszer áll a síző rendelkezésére, amely zavaró kábelek és csaknem többletsúly nélkül közvetlenül a sífelszerelésbe építettek be.

A headset energiaellátását az újonnan kifejlesztett háromdimenziós napelemes egység teszi lehetővé, amely mindenféle időjárási viszony esetén teljes mértékben fedezi az energiaszükségletet. Ez azonban csak akkor lehetséges, ha igen nagy (20%-nál nagyobb) hatásfokú és nagy felületű napelemeket alkalmaznak.

Ezért a legnagyobb kihívást az jelentette, hogy a napelemes egységet a sísisak görbe felületéhez igazítsák, mivel eddig csak igen kicsi egységeket tudtak egyenetlen felületekbe beépíteni. Erre a célra nem alkalmasak a mechanikailag rugalmas, fóliaformájú napelemek sem, egyrészt, mert csak egy irányban (hengerszerűen) hajlíthatóak, másrészt hatásfokuk többnyire jelentősen a merev napelemek hatásfoka alatt marad.

Az egyik Fraunhofer intézet ezért a Berlini Műszaki Egyetemmel és a TEXSYS céggel közösen egy új technológiát fejlesztett ki, amely esetében a monokristályos szilíciumból álló, nagyon jó minőségű napelemeket igen kicsi chipekre tudják felosztani, és egy háromdimenziós, görbe felülethez tudják igazítani. Ezáltal jelentősen csökken annak a veszélye is, hogy erős, pontszerű mechanikai terhelés esetén a napelemek eltörjenek. Emellett a napelemek redundáns elhelyezésének köszönhetően a zavartalan működés akkor is biztosított, ha az egyik elem meghibásodik.

(Kép: © 5th Dimension & Texsys GmbH)

A mindezeknek köszönhető igen robusztus technológia a kutatók szerint számos területen alkalmazható. Az áramellátást a napelem, az elektronika és az energiatároló kompakt egysége biztosítja, amely könnyen igazítható más görbe felületekhez is, mint például kerékpáros- és lovaglósisakokhoz, hátizsákokhoz, a ruházat részeihez vagy a karosszériához. A hagyományos sisakokat utólag is fel lehet szerelni a napelemes egységgel.

A tudósok szerint a technológia alkalmazása minden olyan sisak esetében elképzelhető, amelyekbe már ma is be van építve a headset, például motoros sisakoknál vagy a mentőegységek sisakjai esetében. Egy ventilátor működtetése is elképzelhető. Egy átlagos sisakba még kényelmesen beépíthető modul névleges teljesítménye kb. 2 watt, ami egy okostelefon teljesítményfelvételének felel meg.  

Az energiatároló kifejlesztésénél fokozottan figyelembe kellett venni a felhasználási területre jellemző alacsony, illetve erősen ingadozó hőmérsékletet. Míg a napelemek teljesítménye alacsony hőmérsékleten még javul is, az akkuk teljesítménye jelentősen csökken. Ráadásul 0 °C alatt feltöltésük nehéz vagy egyáltalán nem lehetséges.

Itt kap szerepet az a mikrovezérlős irányítás, amely hidegben az akkuk töltését szabályozza, vagy éppen megakadályozza, így a töltőelektronika működését -30 °C és +60 °C között képes biztosítani. A beépített kommunikációs modul használata azonban hidegben is maradéktalanul lehetséges, mivel ekkor megfelelő fényviszonyok esetén az energiaellátást közvetlenül a napelem biztosítja. A mikrovezérlős irányítás gondoskodik arról, hogy a napelem teljesítménye minden körülmények között a lehető legnagyobb legyen.

A kutatók szerint a sisak felületén elhelyezett háromdimenziós napelemnek köszönhetően a hálózatról való feltöltés majdhogynem felesleges. Ráadásul, ha a sisakot nem használjuk, az okostelefont vagy az MP3-lejátszót közvetlenül az akkuról is fel lehet tölteni. Ezzel nem kell többé konnektorokat keresgélni, és egyidejűleg a napenergia használata óvja a környezetet.   

A napelemes sisak egy prototípusa már elkészült. A következőkben a tesztelésre és az újratervezésre kerül sor annak érdekében, hogy a napelemes sísisak 300 eurós bolti áron már ez év végén kis darabszámban piacra kerülhessen. Az egyesével is kapható modulok ára paramétereiktől függően 100 euró alatt lesz.  

(Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM, 2012.01.24.)

Forrás: www.scinexx.de

Garamvölgyi Ágnes