Ambient Light Harvester – Indoor Solarzellen für vernetzte Geräte

Das Internet der Dinge (IoT) bestimmt in zunehmendem Maße unseren Alltag. Immer mehr über das Internet miteinander vernetzte Geräte erleichtern die Arbeit, erhöhen den Komfort und sorgen für mehr Lebensqualität. Es wird geschätzt, dass bis zum Jahr 2025 rund 75 Milliarden smarte IoT Geräte im Einsatz sein werden. Und sie alle werden Energie benötigen.

Ambient Light Harvester – Indoor Solarzellen Bildquelle: Marina Freitag

Ambient Light Harvester – Energieversorgung ohne Akku und Netzanschluss

Damit das Internet der Dinge Realität werden kann, ohne die Umwelt durch den unvermeidlichen hohen Energieverbrauch zu belasten, sind neue Lösungen für die Energieversorgung gefragt. Wenn es nach einer Forschergruppe der Universität Uppsala in Schweden geht, werden Wearables, Smartphones und andere vernetzte Geräte in Zukunft lokal, wartungsarm und unabhängig von Akkus oder Netzstrom mit Energie versorgt. Solarzellen für Innenräume, sogenannte Ambient Light Harvester sollen das Licht von Leuchtstoffröhren und LEDs in elektrische Energie umwandeln. Entwickelt wurden diese neuartigen Solarzellen von einem Forscherteam unter Leitung von Marina Freitag, Assistenzprofessorin im Fachbereich Chemie der Universität Uppsala. Die Solarzellen sollen geeignet sein, eine Vielzahl von vernetzten Geräten mit ausreichend Energie zu versorgen.

Licht von LEDs und Leuchtstofflampen als Energiequelle

Laut Prof. Freitag sind die neuartigen Solarzellen in der Lage, große Mengen Energie zu erzeugen und die für die Stromversorgung von vernetzten Geräten wichtige hohe Spannung aufrechtzuerhalten. Dazu ist jedoch eine detaillierte Kenntnis der von Leuchtstofflampen und LEDs abgestrahlten Lichtspektren erforderlich. Auf Grundlage dieser Kenntnis können geeignete Farbstoffe entwickelt und für eine optimale Lichtausbeute in Innenräumen abgestimmt werden. Basis für die neuen Solarzellen ist ein auf einem Kupferkomplex basierender Elektrolyt. Dieser Elektrolyt wurde speziell für die Gewinnung von elektrischem Strom aus dem Licht von Leuchtstofflampen und LEDs entwickelt. Insgesamt soll der Wirkungsgrad der Lichternter den von herkömmlichen Silizium-Solarzellen übertreffen.

KI und automatisiertes Lernen für maximale Energieausnutzung

Ergänzt wird das System durch ein in Zusammenarbeit mit der Technischen Universität in München entwickeltes sogenanntes adaptives Power Management. Dieses Power Management sorgt durch eine Kombination von KI und automatisiertem Machine Learning dafür, dass die lichtbetriebenen IoT Geräte die zur Verfügung stehende Lichtmenge und die daraus produzierte elektrische Energie intelligent nutzen. Das heißt, die Geräte werden je nach Beleuchtungsstärke aktiv, führen Rechenoperationen durch, wenn genügend Licht zur Verfügung steht oder reduzieren Energieverluste bei der Datenspeicherung. Mit der intelligenten Technik soll erreicht werden, dass die verfügbare Energie maximal genutzt wird.

Nach Aussage von Prof. Freitag bieten die Ambient Light Harvester eine bislang einmalige Kombination aus hoher Effizienz mit geringen Kosten und für Mensch und Umwelt unbedenklichen Materialien. Eine wichtige Voraussetzung für die Nachhaltigkeit des Internets der Dinge.

Quelle: Universität Uppsala

Bildquelle: Marina Freitag_Universität Uppsala

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