Tehnologije

Pametni uređaj skuplja dnevno svjetlo i osvjetljava tunele

Mladen Smrekar nedjelja, 4. travnja 2021. u 12:05

Jeftina inovacija singapurskih istraživača pogodna je za osvjetljavanje parkirališta, liftova i podzemnih prolaza, a njegova izlazna optička snaga lako se korigira ​​stavljanjem veće ili manje akrilne kugle

Istraživači Tehnološkog sveučilišta Nanyang u Singapuru (NTU Singapore) dizajnirali su pametni uređaj za sakupljanje dnevnog svjetla i njegovo prenošenje u podzemne prostore, smanjujući potrebu za korištenjem tradicionalnih izvora energije za osvjetljenje.

Inspirirani povećalom

U Singapuru vlasti razmatraju mogućnost kopanja dublje pod zemljom kako bi stvorile novi prostor za infrastrukturu, skladište i komunalne usluge. Stoga se u budućnosti očekuje porast potražnje za podzemnom rasvjetom.

Istraživači su inspiraciju pronašli u povećalu koje se može koristiti za fokusiranje sunčeve svjetlosti u jednu točku. Koristili su akrilnu kuglu, plastično optičko vlakno za prijenos snopa svjetlosti s jednog kraja na drugi i motore s računalnim čipom

Akrilna kugla djeluje kao solarni koncentrator. Fokusirana sunčeva svjetlost sakuplja se na jednom kraju svjetlovodnog kabela i transportira ispod zemlje gdje se svjetlost emitira izravno preko kraja optičkog kabela. Istodobno, mali motori potpomognuti računalnim čipovima automatski optimiziraju količinu svjetlosti koja se može primiti i transportirati dok se Sunce kreće nebom.

Dva uređaja u jednom

Inovacija, objavljena u časopisu Solar Energy prevladava nekoliko ograničenja trenutnih tehnologija solarne žetve. U konvencionalnim solarnim koncentratorima velika, zakrivljena zrcala pomiču se teškim motorima kako bi zrcalnu posudu poravnali sa Suncem. Komponente tih sustava usput su izložene faktorima u okolišu, poput vlage, što komplicira održavanje sustava.

Koordinate globalnog sustava za pozicioniranje lokacije uređaja unaprijed su učitane u sustav
Koordinate globalnog sustava za pozicioniranje lokacije uređaja unaprijed su učitane u sustav

Dizajnirani prototip težak je samo 10 kg i visok pola metra, što izbacuje potrebu za teškim motorima. A kako bi akrilnu kuglu zaštitili od ultraljubičastog zračenja, prašine i drugih vanjskih utjecaja, istraživači su izradili prozirni poklopac od polikarbonata, debljine 3 mm. Tako su dobili uređaj dovoljno kompaktan da se može postaviti na rasvjetni stup.

To pak omogućava da se inovacija koristi na dva načina: kao uređaj za žetvu sunčeve svjetlosti i osvjetljavanje podzemnih prostora te kao ulična svjetiljka koja noću osvjetljava iznad zemlje pomoću električne energije.

Automatsko podešavanje položaja

Ovo istraživanje tipičan je primjer NTU-ove vizije Smart Campus čiji je cilj razviti tehnološki napredna rješenja za održivu budućnost. Naime, pomicanjem Sunca po nebu mijenja se i položaj fokusirane sunčeve svjetlosti unutar akrilne kugle.

Dva u jednom: uređaj žanje sunčevu svjetlost i služi kao ulična lampa
Dva u jednom: uređaj žanje sunčevu svjetlost i služi kao ulična lampa

Kako bi se osiguralo da se što više svjetlosti požanje i transportira niz optički kabel, sustav sunčeve zrake prati računalnim mehanizmom. 

Koordinate globalnog sustava za pozicioniranje lokacije uređaja unaprijed su učitane u sustav, što mu omogućuje određivanje mjesta s kojeg će se u bilo kojem dijelu dana moći upiati najviše sunčevog svjetla.

Idealna pozicija uređaja namješta se pomoću dva mala motora koji automatski podešavaju položaj "žeteoca"u intervalima od jedne minute. Čim senzori otkriju nedosljednosti u mjerenjima svjetlosti, mali se motori automatski aktiviraju i podešavaju uređaj u idealnu poziciju. 

Efikasnije od komercijalnih LED žarulja

U slučaju kiše ili oblačnog neba, kad nema dovoljno sunčeve svjetlosti, automatski se pali LED žarulja, instalirana pored optičkog kabela, kako bi se podzemni prostori osvjetljavali bez prekida.

Istraživači su koristili akrilnu kuglu, optičko vlakno i motore s računalnim čipom
Istraživači su koristili akrilnu kuglu, optičko vlakno i motore s računalnim čipom

Eksperimenti u mračnom spremištu otkrili su da svjetlosna učinkovitost uređaja iznosi 230 lumena; komercijalno dostupne LED žarulje imaju tipičnu snagu od 90 lumena. Kvaliteta izlazne svjetlosti pametnog uređaja usporediva s trenutnim, daleko skupljim komercijalno dostupnim sustavima za sakupljanje dnevnog svjetla.