CP v2

Tag: Fraunhofer ISE

  • Keistos „BMW“ ir Clemson studentų elektromobilis kraunasi pats: per dieną pagamina daugiau energijos nei sunaudoja

    Keistos „BMW“ ir Clemson studentų elektromobilis kraunasi pats: per dieną pagamina daugiau energijos nei sunaudoja

    JAV Clemson universiteto studentai, bendradarbiaudami su „BMW“, sukūrė saulės energija varomą elektromobilio prototipą, kuris per įprastą miesto dieną gali pagaminti daugiau elektros, nei jos sunaudoja. Projektas gimė universiteto programoje Deep Orange, kur magistrantai kartu su pramonės partneriais kuria pilnai veikiančius bandomuosius automobilius.

    Prototipas pavadintas Deep Orange 17, o „BMW“ jį įvardija Luminetta vardu. Nors išvaizda daugeliui primena netradicinės formos, tarsi iš kartono padarytą objektą, pagrindinis dėmesys čia skiriamas ne dizainui, o energijos efektyvumui ir integruotai saulės technologijai.

    Saulės elementai visame kėbule

    Automobilio išorę dengia daugiau nei 1 700 fotovoltinių elementų, integruotų į kėbulo paviršių. Idėja paprasta: energija renkama ne tik stovint, bet ir važiuojant ar stovint spūstyje, todėl sistema išnaudoja kuo daugiau realių kasdienio naudojimo situacijų.

    Saulės moduliai kurti kartu su Fraunhofer institute for solar energy systems ISE, o oranžinė danga yra apsauginė plėvelė, skirta ilgaamžiškumui ir atsparumui aplinkos poveikiui. Kūrėjai pabrėžia, kad technologija suprojektuota taip, kad generuotų energiją ir esant daliniam pavėsiui.

    Lengvas kėbulas ir griežtas taupymas

    Vienas svarbiausių sprendimų buvo svoris: prototipas sveria apie 550 kilogramų. Tai pasiekta derinant plieną keleivių kapsulėje, aliuminį, anglies pluoštą bei 3D spausdintus metalinius sujungimus, kurie leidžia sutaupyti masės neprarandant konstrukcinio standumo.

    Efektyvumą didina ir programiniai sprendimai: optimizuotas sukimo momento paskirstymas, pavaros valdymas bei regeneracinis stabdymas. Tokia visuma leidžia sumažinti energijos sąnaudas ir išnaudoti kiekvieną papildomai sugeneruotą vatvalandę.

    Kiek realiai „uždirba“ energijos?

    Kūrėjai skaičiavimuose rėmėsi kasdieniu maždaug 19 kilometrų važiavimu mieste. Esant tokiam scenarijui, saulės moduliai gali atkurti apie 50 kilometrų nuvažiuojamo atstumo ekvivalentą, tad vidutiniškai į bateriją grąžinama daugiau nei dvigubai tiek energijos, kiek jos sunaudojama kelionei.

    Automobilio salonas asketiškas, tačiau yra baziniai sprendimai, reikalingi realiam naudojimui, įskaitant „Apple CarPlay“ ir skaitmeninius prietaisus. Vis dėlto projekto tikslas nėra sukurti komforto etaloną, o parodyti, kiek daug gali duoti aerodinamika, svorio mažinimas ir saulės integracija.

    „Tai buvo nepaprastai sudėtingas projektas: reikėjo ne tik sukurti veikiantį energiją generuojantį prototipą, bet ir parodyti, kaip automobilis, integruodamas saulės technologiją, gali tapti vis labiau nepriklausomas nuo įkrovimo infrastruktūros“, – sakė projekto komandos narys Harsh Manghnani.

    Ekspertai pabrėžia, kad masinėje gamyboje tokio masto saulės integracija kol kas išlieka ribota dėl kainos, kėbulo formų, saugumo reikalavimų ir realių generacijos kiekių. Tačiau tokie prototipai padeda išgryninti sprendimus, kurie vėliau gali atkeliauti į serijinius automobilius kaip saulės stogo moduliai, efektyvesnės energijos valdymo sistemos ar lengvesnės konstrukcijos.

  • Vokietijos mokslininkų proveržis: „Drugelio sparnų“ mikrostruktūra saulės moduliams išlaiko 95 proc. šviesos

    Vokietijos mokslininkų proveržis: „Drugelio sparnų“ mikrostruktūra saulės moduliams išlaiko 95 proc. šviesos

    Vokietijos Fraunhoferio Saulės energijos sistemų instituto ISE tyrėjai pristatė sprendimą, kuris gali pakeisti požiūrį į saulės modulių dizainą: spalvotos ir raštuotos plėvelės leidžia moduliams vizualiai susilieti su pastatų fasadais, bet beveik neprarasti našumo. Pagrindinis pažadas – iki 95 proc. į modulį patenkančios šviesos vis dar pasiekia saulės elementus.

    Iki šiol bandymai „pagyvinti“ fotovoltinius modulius dažniausiai reiškė kompromisą: kuo daugiau spalvos, tuo daugiau šviesos užblokuojama, o elektros gamyba krenta. Dėl to saulės elektrinės miestų centruose, istoriniuose kvartaluose ar reprezentaciniuose pastatuose neretai susiduria su estetika ir paveldosauga susijusiais ribojimais.

    Naujoji technologija remiasi ne įprastais pigmentais, o šviesą „valdantiems“ mikroreljefams būdingu principu, vadinamu struktūrine spalva. Kitaip tariant, spalvos įspūdis sukuriamas geometrija, o ne dažais, todėl galima atspindėti tik labai siaurą šviesos spektro dalį ir didžiąją dalį spinduliuotės praleisti toliau į elementus.

    Kaip sukuriamas raštas be pigmentų

    Fraunhofer ISE sprendime naudojamos specialios plėvelės, kurios gali būti integruojamos į modulio konstrukciją kaip kapsuliavimo sluoksnis arba galinis sluoksnis. Raštai ir spalviniai efektai formuojami preciziškai apdorojant paviršių lazeriais ir kompiuteriniu projektavimu, taip sukuriant itin smulkius, akiai „spalvą“ imituojančius paviršiaus elementus.

    Institutas skelbia, kad nepriklausomi matavimai parodė: tokie raštuoti moduliai gali išlaikyti iki 95 proc. našumo, palyginti su standartiniais juodais moduliais. Kai kurių sprendimų atveju minimas iki 94 proc. našumas, jei raštas dengia visą paviršių ir yra vizualiai intensyvesnis.

    Praktiškai tai reikštų, kad moduliai galėtų atrodyti kaip fasado apdaila, stogo danga ar architektūrinis akcentas, o ne kaip tamsūs vienodi skydai. Tokia kryptis ypač aktuali tankiai užstatytuose miestuose, kur didelė dalis potencialo slypi būtent ant fasadų, o ne tik ant stogų.

    Įkvėpimas iš drugelio sparnų

    Tyrėjai aiškina, kad idėja siejasi su morpho drugeliu, garsėjančiu ryškiai mėlynais sparnais. Šią spalvą sukuria ne pigmentas, o mikroskopinės trimatės struktūros, kurios selektyviai atspindi labai siaurą bangos ilgių ruožą, o kitas bangas praleidžia arba nukreipia taip, kad akiai susidaro intensyvios spalvos įspūdis.

    Fraunhofer ISE nurodo, kad panašus principas perkeltas į fotovoltinių modulių stiklą: taikant vakuuminį procesą sukuriama mikrostruktūra galinėje dengiamojo stiklo pusėje. Taip modulis gali „rodyti“ norimą atspalvį ar raštą, tačiau saulės elementai vis tiek gauna didžiąją dalį šviesos, reikalingos elektros gamybai.

    Ekspertų akimis, tokie sprendimai gali tapti svarbiu postūmiu pastatų integruotai fotovoltikai, kai energijos gamyba planuojama kartu su architektūra. Tai taip pat gali sumažinti konfliktus tarp atsinaujinančios energetikos plėtros ir estetinių reikalavimų, nes vizualiai saulės moduliai nebeatrodytų kaip svetimkūnis.