Aber ist die Glasfaser-Fernübertragung schon jetzt eine praktikable Option? Forscher von Halbleiter der Gruppe III-V vom Institut für Solarenergie der Polytechnischen Universität Madrid und von Gruppe für Displays und photonische Anwendungen der Carlos-III-Universität Sie haben es analysiert und einen Übersichtsartikel über die photovoltaische Fernstromversorgung mittels Glasfasertechnik („Beaming power: Photovoltaic laser power converters for power-by-light“) in der renommierten Fachzeitschrift Joule (Impact-Faktor 41,248) veröffentlicht.
Der Artikel ist Teil der Zusammenarbeit beider Gruppen, die von der Autonomen Gemeinschaft Madrid im Rahmen des Aufrufs für Synergieprojekte in neuen und aufstrebenden wissenschaftlichen Bereichen durch das Projekt „Photovoltaische Rückkopplung durch optische Fasern zur Messung und Steuerung in extremen Umgebungen, TEFLON-CM“ gefördert wirdhttp://www.teflon-cm.esAirbus, Red Eléctrica Española und Tecnalia Ventures sind als Partnerunternehmen am TEFLON-CM-Projekt beteiligt.
„Ein faseroptisches Photovoltaik-Fernstromsystem besteht aus einer monochromatischen Lichtquelle (üblicherweise einem Laser), einem Übertragungsmedium (der Glasfaser) und einem Photovoltaik-Konverter“, erklären die Forscher. „In diesen Systemen wandelt die Lichtquelle elektrische Energie (aus einem konfliktfreien Bereich) in Lichtenergie um, die über die Glasfaser zum Photovoltaik-Konverter geleitet wird. Sowohl die Glasfaser als auch der Konverter befinden sich in einer Sperrzone. Die Energie wird somit in Form von Licht transportiert, und der Photovoltaik-Konverter wandelt die vom Laser in die Faser eingekoppelte Lichtenergie direkt im Verbrauchsbereich in elektrische Energie um.“.
Darüber hinaus ermöglichen diese Systeme die Datenübertragung per Glasfaserkabel zwischen der entfernten Einheit und der Basisstation. Es gibt weitere Möglichkeiten zur Stromversorgung entfernter Systeme. Die Verwendung von Batterien ist die einfachste. Deren Austausch muss jedoch regelmäßig erfolgen und ist kostspielig (Arbeitsaufwand, Preis der neuen Batterie, Montagezeit usw.). Zudem kann der Batteriewechsel in einer Sperrzone gefährlich, teuer oder gar unmöglich sein. Daher wurden Versuche unternommen, Mikrowellenenergie zu nutzen, doch hat sich dies als kostspielig erwiesen, und die Auswirkungen auf die Gesundheit sind unklar.
Für Forscher bieten faseroptische Fernstromversorgungssysteme im Vergleich zu diesen Optionen zahlreiche Vorteile: elektrische Trennung der Systemkomponenten auf beiden Seiten der Faser, Unempfindlichkeit gegenüber elektromagnetischen Störungen, das geringere Gewicht von Glasfaserkabeln im Vergleich zu Kupferkabeln, der Wegfall von Batterien und deren Wartung sowie Flexibilität bei der Sensorplatzierung, da keine Steckdose in der Nähe benötigt wird.
„Photovoltaische Fernstromversorgungssysteme mit Glasfasertechnik haben vielfältige Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Fernmessung und -steuerung von Prozessen in extremen Umgebungen wie Hochspannungsleitungen, Gasanlagen, Chemieanlagen, petrochemischen Anlagen, Bergbau, Flugzeugtreibstoffdepots, Satelliten, Kernkraftwerken, Brandbekämpfung, Biomedizin usw.“, schließen die Forscher und erinnern daran, dass Photovoltaik-Konverter für Laserlicht die Geräte mit dem höchsten photovoltaischen Wirkungsgrad sind und Wirkungsgrade von über 60 % erreichen.
Referenz: Carlos Algora, Iván García, Marina Delgado, Rafael Peña, Carmen Vázquez, Manuel Hinojosa, Ignacio Rey-Stolle, Strahlleistung: Photovoltaische Laserleistungswandler für Power-by-Light, Joule, Band 6, Ausgabe 2, 2022, Seiten 340–368, ISSN 2542–4351, https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.11.014.
(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435121005407)
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