- Skihelm mit 3D-Solarmodul. - Fraunhofer IZM
Wer auch beim Wintersport ständig erreichbar sein will, Musik, vielleicht sogar in Stereoqualität, mit einem speziellen Headset, hören möchte, hat meist Probleme mit einer stetig verfügbaren, kostengünstigen Energieversorgung. Viele dieser Wintersportler können jetzt aufatmen. Sie brauchen zukünftig keine Steckdose mehr, um den Akku ihrer Mobilgeräte aufzuladen. In Zusammenarbeit mit der TU Berlin und der Firma TEXSYS hat das Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, IZM, einen Skihelm entwickelt, der aus Sonnenenergie Strom produziert. Voraussichtlich wird der Helm, der wahrscheinlich Ende 2012 erstmalig in einer Kleinserie auf den Markt kommt, rundgerechnet 300 Euro kosten. Die Solarmodule sind einzeln, je nach Spezialanfertigung, zu etwa 100 Euro erhältlich.
Ein Prototyp des Solarhelms wird vom 29. Januar bis 1. Februar 2012 auf der Messe ISPO Munich am Fraunhofer-Stand der WT-Show (www.wearable-technologies.de) in Halle B6 ausgestellt. Vom 15. Bis 16. Mai 2012 wird er am Stand des Fraunhofer IZM auf der "IDTechEx Energy Harvesting & Storage Europe 2012" in Berlin gezeigt.
Keine auffällig utopische Verkleidung
Ein erforderliches dreidimensionales Solarmodul wurde erstmals an die gekrümmte Form eines Helms angepasst ohne dass dabei seine Robustheit und Leistung auf der Strecke blieben. Auf dem Skihelm montiert, ist es nahezu unsichtbar. In den Helm wurde ein Kommunikationsmodul eingearbeitet. Was sich, zugegebenermaßen, noch etwas futuristisch liest, lässt sich, so die Entwickler, noch auf andere mobilen Geräte, wie Smartphone oder MP3-Player, erweitern. Das Anschließen des gesamten Systems erfolgt kabellos, über Bluetooth. Besonders bei extrem kaltem Wetter ist angenehm, dass der Nutzer, wenn er einen Anruf tätigen oder entgegennehmen oder die Geräte bedienen will, die speziellen Bluetooth-Handschuhe nicht ausziehen muss. Das komplette Kommunikationssystem hat so gut wie kein Eigengewicht und ist, ganz ohne lästige Kabel, direkt in die Skiausrüstung integriert.
Wie funktioniert der Skihelm mit Solartechnik?
Damit die Energieversorgung bei jedem Wetter vollständig gewährleistet ist, müssen großflächige Solarzellen mit einem hohen Wirkungsgrad (>20 Prozent) eingesetzt werden. Möglich wird dies erst über das neu entwickelte Solarmodul des Fraunhofer IZM dass an die gebogene Fläche des Skihelms angepasst werden kann. Bisher konnten nur kleine Solarmodule auf unebenen Oberflächen integriert werden. Selbst Solarmodule in Folienform erwiesen sich, da sie nur in eine Richtung biegbar sind und einen zu niedrigen Wirkungsgrad haben, als ungeeignet. Die neuen, speziell für Skihelme entwickelten Solarmodule, haben eine neue Aufbau- und Verkapselungstechnologie. Es wurden hochwertige Solarzellen, aus einkristallinem Silizium in sehr kleine Einzelchips eingelassen und an eine dreidimensionale, gekrümmte Form angepasst. Durch diese Art der Verarbeitung bricht die Einzelzelle, die eine starke punktförmiger mechanischer Belastung hat, nicht so leicht. Zusätzlich ist durch die die Auslegung der Solarzellen auch dann die einwandfreie Funktion gesichert, wenn eine Zelle ausfällt. Ein Nachladen aus dem Stromnetz wird durch die Energieversorgung über das 3D-Solarmodul auf der Oberfläche des Skihelms nahezu überflüssig. Wenn der Helm nicht genutzt wird, können Geräte wie Smartphone oder MP3-Player direkt über den Akku aufgeladen werden.
Mögliche Anwendungen des flexiblen Solarmoduls
Natürlich können die neuen Module, da sie sehr unempfindlich sind, auch in anderen Outdoorausrüstungen eingearbeitet werden. Die Stromversorgung wurde als kompakte Einheit aus Solarmodul, Elektronik und Speicher entwickelt und kann leicht an andere Anwendungen mit gekrümmten Oberflächen, wie zum Beispiel Fahrräder, Reithelme, Rucksäcke, Kleidung, Karosserieteile angepasst werden. Günstig ist auch ein nachträgliches Aufrüsten von gängigen Helmen mit dem Solarmodul. Ein Einsatz, sogar mit Lüfter, ist überall da denkbar, wo Headsets im Helm schon jetzt zum Alltag gehören, etwa bei Motorradhelmen, auf dem Bau, oder bei Helmen für Rettungskräfte.
Herausforderungen die sich den Entwicklern stellten
Es war nicht einfach eine Speichereinheit zu entwickeln, die sich den extremen Temperaturen auf der Skipiste und den Anforderungen des Akkus anpassen kann. Denn während sich die Leistung der Solarzellen bei tiefen Temperaturen verbessert, nimmt die Leistung des Akkus bei Kälte stark ab. Bei Temperaturen unter 0°C ist das Aufladen des Akkus sogar nur schlecht bis gar nicht möglich. In dieser Situation greift die eigens entwickelte Mikrokontrollersteuerung, die das Laden des Akkus bei Kälte anpasst und die Funktionalität der Ladeelektronik bis in den Temperaturbereich von -30°C bis +60°C, gewährleistet. Eine Nutzung der in den Helm integrierten Kommunikationsmodule ist so gut wie in jeder Situation möglich, da die Energieversorgung, wenn das Licht ausreicht, direkt über das Solarmodul, mittels Maximum-Power-Point Tracking, erfolgt.
In einem ergänzenden Artikel stellt sich das Solarboot TÛRANOR PlanetSolar bei seiner Weltumrundung vor.
Quelle:Fraunhofer-Instituts für Zuverlässigkeit und Mikrointegration, IZM,
Gerlinde Ahrend - Ich bin Journalistin, Online-Redakteurin und Autorin, mit eigenem Journalistenbüro In der Vorbereitung meiner Ausbildung zur ...
