Vorteile der photovoltaischen Fernspeisung mit Lichtwellenleitern
Die Fernspeisung, auch bekannt als Fernübertragung von Strom an elektronische Schaltungen und Geräte über Glasfasern, bietet die Lösung für eine Vielzahl von anschlussbezogenen Problemsituationen. Ihr Haupteinsatzgebiet ist die Stromversorgung von Sensoren, Aktoren und zugehörigen elektronischen Geräten in so genannten “Ausschlussgebieten”.
Der Klarheit halber ist eine Ausschlusszone eine Zone, in der die Nutzung konventioneller elektrischer Energie nicht möglich ist, weil es sich um eine feindliche Umgebung handelt. Ein klares Beispiel sind Bereiche, in denen eine explosive Atmosphäre herrscht, eine starke elektromagnetische Umgebung oder die Nichtverfügbarkeit von elektrischer Energie an dem Ort, an dem sie benötigt wird, neben vielen anderen Beispielen.
Ist eine Glasfaser-Fernleitung machbar?
Um diese Frage zu beantworten, hat eine Gruppe von Forschern der Universidad Politécnica de Madrid und der Universidad Carlos III einen Übersichtsartikel über die photovoltaische Fernstromversorgung durch Glasfaserkabel analysiert und in der Zeitschrift Joule veröffentlicht (“Beaming power: Photovoltaischer Laser-Stromrichter für Strom durch Licht”).
Der Artikel ist Teil einer Zusammenarbeit zwischen den beiden Gruppen, die von der Gemeinschaft Madrid im Rahmen des Projekts “Remote photovoltaic fibre optic power supply for measurement and control in extreme environments, TEFLON-CM” im Rahmen einer Ausschreibung für Synergieprojekte in aufstrebenden wissenschaftlichen Bereichen gefördert wird.
Wie die Forscher erklären, wandelt die Lichtquelle in einem faseroptischen photovoltaischen Stromversorgungssystem elektrische Energie (die aus der konfliktfreien Zone gewonnen wird) in Lichtenergie um, die über die Glasfaser an den photovoltaischen Wandler übertragen wird. Sowohl der Lichtwellenleiter als auch der Konverter befinden sich in der Sperrzone. Die Energie wird also in Form von Licht übertragen und der photovoltaische Wandler wandelt die optische Leistung des fasergekoppelten Lasers direkt in elektrische Energie am Einsatzort um”.
Darüber hinaus ermöglichen diese Systeme die Datenübertragung zwischen der abgesetzten Einheit und der Basisstation über Glasfaserkabel.
Weitere Optionen für die Stromversorgung entfernter Systeme
Es gibt auch andere Methoden für die Stromversorgung entfernter Systeme.
Wir sprechen hier von so alltäglichen Dingen wie Batterien, die viel einfacher zu verwenden sind. Sie müssen jedoch regelmäßig ausgetauscht werden und sind teuer (Arbeit, Preis für neue Batterien, Installationszeit usw.). Außerdem kann der Austausch von Batterien in Innenräumen gefährlich, teuer oder sogar unmöglich sein. Daher wurde die Mikrowellenenergie ausprobiert, aber sie hat sich als teure Lösung erwiesen, und ihre Auswirkungen auf die Gesundheit sind noch nicht bekannt.
Die Forscher sehen daher in der Verwendung eines ferngesteuerten faseroptischen Stromversorgungssystems zahlreiche Vorteile gegenüber diesen Lösungen: elektrische Isolierung zwischen den Systemkomponenten auf beiden Seiten der Faser, Widerstandsfähigkeit gegen elektromagnetische Störungen, geringeres Gewicht der Faser im Vergleich zu Kupferkabeln, keine Batterien und keine Wartung sowie Flexibilität bei der Platzierung der Sensoren, da keine Steckdosen in der Nähe benötigt werden.
Glasfaser-Photovoltaik-Fernversorgungssysteme haben zahllose Anwendungsmöglichkeiten bei der Fernmessung und -steuerung von Prozessen in extremen Umgebungen wie Stromleitungen, Gaswerken, chemischen Anlagen, petrochemischen Anlagen, Bergbauanlagen, Flugzeugtreibstoffdepots, Satelliten, Kernkraftwerken, Brandbekämpfung, Biomedizin usw., schließen die Forscher. Diejenigen, die darauf hinweisen, dass der Laser-Photovoltaik-Wandler das effizienteste und leistungsstärkste photovoltaische Gerät werden kann
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