NTU Singapore entwickelt ein intelligentes Gerät zum Sammeln von Sonnenlicht

Gianluca Riccio

Technik

Das vom Team in Singapur entwickelte ausgeklügelte und effektive System kann Aufzüge, Parkplätze und unterirdische Bereiche mit Sonnenlicht versorgen

Ein Forscherteam der NTU (Nanyang Technological UNIVERSITY) in Singapur hat ein "intelligentes" Gerät entwickelt, mit dem Sonnenlicht gesammelt und in unterirdische Räume übertragen werden kann, sodass weniger traditionelle Energiequellen für die Beleuchtung genutzt werden müssen.

In Singapur untersuchen die Behörden seit einiger Zeit Möglichkeiten, um den Lebens- und Produktionsraum zu vergrößern. Sie haben es mit einem gemacht riesiger Boden von vertikalen Farmenund bewertete die Machbarkeit des Aushubs tieferer Untergrund neue Räume für Infrastruktur, Speicher und Dienstleistungen zu schaffen.

Die Nachfrage nach unterirdischer Beleuchtung rund um die Uhr dürfte daher im asiatischen Staat in Zukunft steigen.

Nutzen Sie das Sonnenlicht

Um ein Sonnenlichtsammelgerät zu entwickeln, das diesen Bedarf nachhaltig decken kann, ließ sich das NTU-Team von der Lupe inspirieren, mit der das Sonnenlicht auf einen Punkt fokussiert werden kann.

Sonnenlicht
Die Komponenten des Systems zur Erfassung des Sonnenlichts

Wie ist das Gerät hergestellt?

Die Forscher verwendeten eine Standard-Acrylkugel, eine einzelne optische Kunststofffaser (eine Art Kabel, das einen Lichtstrahl von einem Ende zum anderen führt) und Servomotoren.

Das Gerät steht auf dem Boden und konzentriert das Sonnenlicht auf die Acrylkugel. Das System ermöglicht es parallelen Lichtstrahlen, einen scharfen Fokus auf der gegenüberliegenden Seite zu bilden. Das fokussierte Sonnenlicht wird dann vom Ende eines Glasfaserkabels gesammelt und unterirdisch transportiert.

Währenddessen passen die Servomotoren automatisch die Position des Endes des Glasfaserkabels an, um die Menge an Sonnenlicht zu optimieren, die empfangen und getragen werden kann, wenn sich die Sonne bewegt.

Entwickelt vom Assistenzprofessor Yo Seongwoo der Fakultät für Elektrotechnik und Elektronik und Dr. Charu Goel, Principal Research Fellow am The Photonics Institute der NTU, wurde über die Innovation berichtet in der Fachzeitschrift Solar Energy Anfang dieses Monats.

Eine authentische Innovation

Das Gerät überwindet mehrere Einschränkungen der aktuellen Solar Harvesting-Technologie. Bei herkömmlichen Solarkonzentratoren werden große gekrümmte Spiegel von Motoren bewegt, um die Spiegel auf die Sonnenstrahlen auszurichten. Die Komponenten dieser Systeme sind Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit ausgesetzt, was den Wartungsbedarf erhöht.

Das NTU-Gerät ist jedoch so ausgelegt, dass es die runde Form der Acrylkugel verwendet. Dies macht es viel kompakter und einfacher zu verwalten.

Der von den Forschern entworfene Prototyp wiegt 10 kg und hat eine Gesamthöhe von 50 cm. Um die Kugel vor Umgebungsbedingungen (ultraviolettes Licht, Staub usw.) zu schützen, bauten die Forscher eine 3 mm dicke transparente „Abdeckung“ aus Polycarbonat.

Sonnenlicht
Ein Prototyp für die Installation an einer Straßenlaterne

Lampen für Tag- und Nachtbeleuchtung

Der Hauptautor der Studie, prof. Charu Goel Er hält es für nützlich, das Gerät in die vorhandene Infrastruktur zu integrieren.

Das NTU-Team ist der Ansicht, dass die Leuchte ideal für die Montage als normale Straßenlaterne geeignet ist. Es würde tagsüber Sonnenlicht sammeln, um unterirdische Räume zu beleuchten, und nachts mit Strom aufleuchten.

Bei Regen oder bewölktem Himmel mit wenig Sonnenlicht leuchtet automatisch eine LED-Lampe direkt neben dem emittierenden Ende des Glasfaserkabels auf. Dadurch wird sichergestellt, dass das Gerät den ganzen Tag über unterirdische Räume ohne Unterbrechung beleuchten kann.

Sonnenlicht: Untergrund ist besser als LEDs

Bei Tests in unterirdischen Umgebungen stellten die NTU-Forscher fest, dass die Lichtausbeute des Geräts 230 Lumen / Watt beträgt.

Dies übertrifft bei weitem handelsübliche LED-Lampen mit einer typischen Leistung von 90 Lumen / Watt.

Die Lichtausbeute dieses kostengünstigen Geräts kann Parkplätze, Aufzüge und unterirdische Gehwege in dicht besiedelten Städten mit Sonnenlicht beleuchten.

Es ist auch leicht skalierbar: Da die Lichtaufnahmekapazität der Kugellinse proportional zu ihrer Größe ist, reicht es aus, die Kugel zu variieren, um die Leistung zu variieren.

Geniale Lösungen für natürliche Energie mit mehr Effizienz und Nachhaltigkeit.

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Nahe Zukunft und alltägliche Tatsachen

Alberto Robiati und Gianluca Riccio führen die Leser durch Zukunftsszenarien: die Chancen, Risiken und Möglichkeiten, die wir haben, um ein mögliches Morgen zu schaffen.

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