A Fujitsu olcsó, hibrid energiagyűjtő eszköze árammá alakítja a hőt és a fényt

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 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.

Energy harvesting
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.

A Fujitsu Laboratories új hibrid energiagyűjtő eszköze 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 a hibrid energiatermelő eszközök körében újszerű szerkezettel rendelkezik: a kétféle (P- és N-típusú) félvezető anyagot összekötő elektromos áramkörök változtatásával az eszköz fotovoltaikus cellaként és termoelektromos generátorként is működhet. Létrejöttéhez új szerves anyagot kellett kidolgozni, 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 hőmérsékletkülönbségből 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.