A Fujitsu Laboratories Ltd.
bemutatta új hibrid energiagyűjtő eszközét, amely árammá alakítja a hőt és a fényt. Az eszközzel kétféle forrásból is villamos energiához lehet jutni, ami korábban csak több rendszer használatával volt lehetséges. Ráadásul mivel a hibrid eszköz alkalmazása gazdaságos, az újítás előkészíti a jó hatásfokú energiagyűjtő eszközök széles körű alkalmazását. Az új technológia nagyszerű lehetőségeket kínál az energiagyűjtés terén, amelynek lényege, hogy az eszköz a közvetlen környezetéből nyert energiát alakítja árammá.
Mivel nem igényel elektromos vezetékeket vagy akkumulátorcserét, új földrajzi térségekben és alkalmazási területeken is lehetővé teszi az érzékelők használatát. Szintén komoly potenciállal rendelkezik a különféle érzékelőhálózatok és orvosi célú érzékelő technológiák energiaellátásnak biztosításában.
Háttér
Az áramot hagyományosan erőművekben vagy elektromos vezetékeket és csereegységeket igénylő akkumulátorok segítségével termelik. Az elmúlt években egyre vonzóbbá vált az a lehetőség, hogy a fény, rezgés, hő, rádióhullámok stb. formájában jelen lévő környezeti energiát használják fel erre a célra, és többféle módszert is kidolgoztak a különböző forrásokból történő áramtermelésre. Az energiagyűjtés (energy harvesting) az a folyamat, amelynek során a közvetlen környezetből gyűjtött energiát alakítják árammá. Az energiagyűjtés technológiája feleslegessé teszi az akkumulátorcserét és az elektromos vezetékek használatát.
A környezeti fényből, rezgésből, hőből, rádióhullámokból stb. gyűjtött energia felhasználásával termelhető áram mennyisége elenyésző az erőművekből és az akkumulátorokból kinyerhető volumenhez képest. Ahhoz, hogy az energiagyűjtő technológiát fel lehessen használni ICT-eszközök működtetésére, nagyobb mennyiségű áram előállítására képes eszközökre van szükség. A fény és a rezgés például nem mindig van jelen a környezetben. Olyan eszközöket kell tehát fejleszteni, amelyek bármikor, egyidejűleg többféle külső energiaforrást is fel tudnak használni. Korábban ezt különféle típusú eszközök ötvözésével érték el, ami megnövelte a költségeket.
Új fejlesztésű technológia
A Fujitsu Laboratories új hibrid energiagyűjtő eszköze a fény- vagy hőenergiát alakítja árammá. Ez a két legjellemzőbb, széles körben rendelkezésre álló környezeti energiaforrás. Egyetlen eszközzel gyűjti a fény- vagy hőenergiát anélkül, hogy ehhez két külön megoldást kellene kombinálnia. Ráadásul olcsó szerves anyagokból készül, így előállítási költsége alacsony. Az új technológia jellemzői:
1. A hibrid energiatermelő eszközök körében újszerű szerkezet
A kétféle (P- és N-típusú) félvezető anyagot összekötő elektromos áramkörök változtatásával az eszköz fotovoltaikus cellaként és termoelektromos generátorként is működhet.
2. Új szerves anyag kidolgozása a hibrid energiatermelő eszközökhöz
A Fujitsu Laboratories olyan szerves anyagot dolgozott ki, ami fotovoltaikus és termoelektromos módban is alkalmas az áramtermelésre. A szerves anyag nagyobb hatásfokkal működik a korábban megszokottnál, így fotovoltaikus módban beltéri fényből is képes áramot generálni. Termoelektromos módban a környezeti hőből termel energiát. Mivel a szerves anyag és gyártási folyamata is olcsó, jelentősen csökken az előállítási költség.
Eredmények
Ezidáig a fényenergiát árammá alakító fotovoltaikus cellák és a hőmérséklet-különbségből áramot termelő termoelektromos megoldások csak külön eszközökben voltak elérhetők. A Fujitsu Laboratories új rendszere dupla áramtermelési potenciált kínál, mivel egy eszközben képes hasznosítani a környezeti hőt és a fényt. Egészségügyi célú alkalmazás esetén a technológia felhasználható például a fontos változók (pl. testhőmérséklet, vérnyomás, pulzus) alakulását figyelő érzékelőkben - akkumulátorok és elektromos vezetékek nélkül. Ha a környezeti fény vagy hő önmagában nem elegendő az érzékelő táplálására, a technológia mindkét forrást igénybe veszi az áramtermelésre. A megoldás az időjárás-előrejelzések készítését támogató környezeti érzékelőkben is felhasználható olyan távoli helyszíneken, ahol nehéz akkumulátort cserélni vagy elektromos vezetéket fektetni.
A technológia részleteit a december 6. és 8. között San Francisco-ban tartott IEEE International Electron Devices Meeting 2010 (IEDM 2010) szakkonferencián mutatták be. A cég a megoldás kereskedelmi bevezetését 2015 körül tervezi.
