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Solarzellen
Solarzellen oder komplette Solarmodule beziehen Energie aus vor Ort
vorhandenem Licht und wandeln diese direkt in elektrische Energie.
Da für eine Vielzahl von Sensoren bereits kleine Solarzellenflächen
ausreichend sind, lassen sich Solarzellen vielseitig einsetzen.
Im EnAS-Projekt wurden daher verschiedene Solarzellen und Module
entwickelt, um einen auf die konkrete Anwendung zugeschnittenen
Einsatz zu ermöglichen.
So wurde ein Solarzellen-Baukasten für low-cost
Dünnschicht-Solarzelle erstellt. Mittels des Baukasten erfolgte eine
Evaluierung von Solarzellen für die benötigte Funksensorik.
Zusätzlich wurde eine Ladeumschaltung für verschiedene Speicherkondensatoren
entwickelt. Damit ist es möglich zunächst einen kleinen primär Speicher
für die schnelle Inbetriebnahme und später einen großen sekundär Speicher
für die Langzeitversorgung des Funkmoduls zu betreiben. Entsprechende
Prototypen wurden den Projektpartnern zur Verfügung gestellt.
Ein sorgfältiges Zellendesign und Minimierung der Dunkelströme führte darüber hinaus
zur Entwicklung einer hocheffizienten Solarzelle, die nicht nur bei vollem
Sonnenlicht, sondern auch bei schwachen Beleuchtungsverhältnissen
einsetzbar ist.
Ausserdem ist es je nach Anwendung möglich, ein Solarmodul aus mehreren in Reihe
geschalteten Zellen zusammenzusetzen. So lässt sich auf einfache Weise die
Spannung des Energiewandlers auf die Betriebsspannung der Auswerteelektronik heben.
Die mittlere Energie reicht dennoch bei geringen Solarzellen-Flächen nicht aus,
um die Elektronik der Komponente permanent zu betreiben. Ein sorgfältiges Energiemanagement ist erforderlich, um zyklisch das
Sensorsystem zu versorgen.
Im EnAS-Demonstrator werden sowohl Drucksensoren
als auch Temperatursensoren mit Solarzellenmodulen betrieben. Zusätzlich
wurde ein energieautarker Linearktor entwickelt, dessen Betrieb ebenfalls
unter Verwendung elektrischer Energie aus
Solarzellen ermöglicht wird.
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