Mit ihrem grenzenlosen Potenzial und ihrer Emissionsfreiheit entwickelt sich die Solarenergie schnell zu einer Schlüsselkomponente modernster Elektroniklösungen, die den CO2-Fussabdruck der Alltagsgeräte verringern.
Die Fortschritte in der Solartechnik verändern die Entwicklung, Herstellung und Nutzung elektronischer Geräte, von der Verbesserung der Effizienz gewöhnlicher Unterhaltungselektronik bis zur Erleichterung der Installation fortschrittlicher industrieller Systeme. Sie verringern nicht nur die Auswirkungen der Elektroindustrie auf die Umwelt, sondern ermöglichen auch autarke, zuverlässige und erschwingliche Alternativen.
In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Rolle der Solarenergie in der Elektrobranche und beleuchten einige der wichtigsten Innovationen, die dazu beitragen, die Technologie auf die nächste Stufe zu heben.
Die Bedeutung der Solarenergie
Bevor wir uns mit den technologischen Fortschritten befassen, die der Solarenergie zum Durchbruch verhelfen, ist es wichtig, die Bedeutung der Solarenergie im Allgemeinen zu verstehen.
In den letzten zehn Jahren hat die Zahl der Solaranlagen stark zugenommen und sich die Solarenergie zu einer der beliebtesten erneuerbaren Energiequellen entwickelt. Nach Angaben der Online-Publikation Our World in Data hat die Nutzung der Photovoltaik (PV) zwischen 2000 und 2022 weltweit drastisch zugenommen und wird den Prognosen zufolge weiter wachsen. Laut dem Bericht „Renewables 2023 Analysis and forecast to 2028“der Internationalen Energieagentur (IEA) sollen erneuerbare Energiequellen 2028 über 42 % der weltweiten Stromerzeugung ausmachen. Davon sollen 25 % auf die Solar- und Windenergie entfallen.
„Die Solarenergie wird unerlässlich für die Deckung des steigenden Energiebedarfs und die Bekämpfung des Klimawandels sein.“
Ramez Naam, amerikanischer Technologe und Romanautor
Diese Prognosen zeigen, wie wichtig die Solarenergie für eine nachhaltigere Zukunft ist. Dass ihre Nutzung weit mehr über einfache Photovoltaikanlagen hinaus geht, werden Sie anhand der folgenden Solarinnovationen sehen.
Jüngste Innovationen und Technologien im Bereich der solarbetriebenen Elektronik
Die Entwicklung von Perowskit-Solarzellen ist eine der bedeutendsten Entwicklungen in der Solartechnik. Diese Zellen sind nicht nur kostengünstiger in der Herstellung und bieten eine grössere Anwendungsflexibilität als herkömmliche Zellen auf Siliziumbasis, sondern versprechen auch einen wesentlich höheren Wirkungsgrad. Forscher des US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben mit Perowskit-Zellen mit einem Wirkungsgrad von 25 % einen neuen Standard für die Effizienz von Solarenergie gesetzt.
Darüber hinaus haben die Entwicklungen von transparenten Solarzellen, die auf Fenstern und Bildschirmen verwendet werden, und flexiblen Solarzellen neue Möglichkeiten für die Integration von Solarenergie in herkömmliche Elektronik geschaffen. Beispielsweise könnten Solarzellen nahtlos in das Design von Wearables wie Fitness-Tracker und Smartwatches integriert werden, sodass diese mit Solarstrom aufgeladen werden können. Neben Wearables mit Solarzellen gibt es noch andere Solarinnovationen, die wir im Folgenden vorstellen werden.
1. Solarbetriebene Unterhaltungselektronik
Die Solarenergie wird in der Unterhaltungselektronikbranche immer beliebter und bietet nachhaltige Alternativen zu herkömmlichen Lademethoden. Mithilfe eines Solarladegeräts können Tablets, Handys und andere tragbare Elektronikgeräte mit sauberem Solarstrom aufgeladen werden, was besonders nützlich ist, wenn man unterwegs ist und nicht unbedingt Zugang zu einer zuverlässigen Stromversorgung hat.
Aber auch die Kleidung kann als Ladegerät dienen. Forschende der Nottingham Trent University haben Miniatur-Solarzellen entwickelt, die in Fäden zu Textilien verarbeitet werden können. Mit dem erzeugten Strom können elektronische Geräte wie Smartwatches und Handys aufgeladen werden.
Auch in kabellosen Peripheriegeräten wie Tastaturen oder Mäuse können Solarmodule, die das Umgebungslicht zur Stromversorgung nutzen, integriert werden. Dies macht Batterien überflüssig und verbessert die Leistung gängiger elektronischer Geräte.
2. Solarbetriebener Transport
Solarbetriebene Fahrzeuge werden zwar immer beliebter, sind aber bisher nicht weitverbreitet. Dazu gehören kleine Autos, Boote, Busse und sogar Züge, wie der in Kalifornien (siehe Video unten). Diese Fahrzeuge nutzen den erzeugten Strom für die Bordelektronik oder zum Aufladen des Akkus.
Aber auch die Ladestationen für die Fahrzeuge können Solarstrom erzeugen, sodass Elektrofahrzeuge eine noch bessere Umweltbilanz aufweisen können, da auch der Strom zum Laden emissionsfrei ist. Damit die Fahrzeuge auch nachts und bei bewölktem Wetter aufgeladen werden können, sind die Solarladestationen mit Akkus ausgestattet, die den überschüssigen Strom speichern. Somit sind sie vom Stromnetz unabhängig. Gleichzeitig fördern sie die Nutzung der Erneuerbaren und damit auch die Energiewende.
3. Solarenergie in Fernüberwachungs- und Kommunikationsgeräten
Im Bereich der Fernüberwachung und -kommunikation erweist sich die Solarmodultechnologie als unschätzbar wertvoll. So werden neben solarbetriebenen Sensoren auch Photovoltaikanlagen in der Landwirtschaft verwendet. Diese gleichzeitige Nutzung von landwirtschaftlichen Flächen für die landwirtschaftliche Produktion und Stromerzeugung durch Photovoltaik wird auch Agri-Photovoltaik genannt. Mehr dazu lesen Sie hier. Aber auch bei der Umweltüberwachung und bei der Instandhaltung von Infrastrukturen sind Solarsensoren und Photovoltaikanlagen weitverbreitet, insbesondere in Gebieten, die keinen einfachen Zugang zu Stromquellen haben oder in denen kein Netzstrom verfügbar ist. Auch Notfunk- und Kommunikationsgeräte profitieren von der Solarenergie, da sie bei Stromausfällen oder an abgelegenen Orten funktionsfähig bleiben.
Ausserdem ist Solarstrom für Geräte des Internets der Dinge (IoT), die eine konstante Stromversorgung benötigen, unerlässlich. Diese nachhaltige Energielösung ist besonders effektiv für die Stromversorgung von IoT-Geräten in Smart-City-Anwendungen und Fernüberwachungssystemen und bietet eine zuverlässige und umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Stromquellen.
4. Solargeräte für den Aussenbereich und die Freizeitgestaltung
Um eine zuverlässige Energieversorgung an abgelegenen Orten zu gewährleisten, werden tragbare Solarmodule häufig in Campingausrüstungen eingesetzt, um Lampen, GPS-Geräte und andere kleine elektronische Geräte zu betreiben. So hat beispielsweise Garmin, ein Anbieter von GPS-Geräten, ein GPS-Handnavigationsgerät mit Lithium-Ionen-Akku entwickelt, der mit Solarstrom aufgeladen werden kann. Mehr über dieses Gerät erfahren Sie im Video.
Auch tragbare Solarlautsprecher sind sehr beliebt, da man mit ihnen Musik und Unterhaltung im Freien geniessen kann, ohne Einwegbatterien oder externe Stromquellen verwenden zu müssen.
5. Solarstrom zu Hause
Solarenergie ist eine Schlüsselkomponente für nachhaltige und energieeffiziente Gebäudelösungen. Eine erfinderische und immer häufiger eingesetzte Option sind Solarmodule, die an den Fenstern angebracht werden, um das Sonnenlicht einzufangen und daraus Strom zu erzeugen, der sofort kleine elektronische Geräte betreibt oder Smartphones auflädt. Damit Photovoltaiksysteme zuverlässig funktionieren, bedarf es die richtigen Werkzeuge und Geräte, wie das Einstrahlungsmessgerät und Digitalmultimeter von Fluke. Im folgenden Video erfahren Sie, welche Instrumente für Solarenergiesysteme erforderlich sind.
Eine weitere bemerkenswerte Entwicklung in der Smart-Home-Technologie ist die Integration von Solarenergiesystemen, die Solarstrom für die Beleuchtung, Sicherheitssysteme und andere vernetzte Haushaltsgeräte nutzen. Diese Systeme fördern die Nutzung erneuerbarer Energiequellen, verringern die Abhängigkeit vom Stromnetz und schaffen ein nachhaltigeres und unabhängigeres Wohnumfeld.
6. Solarbetriebene Wasserreinigungssysteme
Wasserreinigungsgeräte können ebenfalls solarbetrieben sein. Sie nutzen Sonnenenergie, um Wasser zu destillieren oder zu filtern und sind besonders hilfreich an abgelegenen Orten und Katastrophengebieten mit begrenztem Zugang zu sauberem Trinkwasser. Darüber hinaus verfügen einige Modelle über bewegliche Solarmodule, die sich einfach aufstellen und in verschiedenen Umgebungen betreiben lassen.
Herausforderungen bei der Einführung von Solartechnologie in der Elektronik
Trotz dieser Innovationen ist die Integration der Solartechnik in die Elektronik nicht ohne Herausforderungen. Zu den Haupthindernissen gehören ästhetische Bedenken, Platzmangel und die Notwendigkeit einer hohen Effizienz bei schlechten Lichtverhältnissen. Innovatoren gehen diese Probleme durch die Entwicklung von miniaturisierter Elektronik, miniaturisierten Solarzellen und dualen Energiesystemen an, die Solarzellen mit herkömmlichen Batterien kombinieren, um eine konstante Stromversorgung zu gewährleisten.
Die solarbetriebene Zukunft der Elektronik
Die jüngsten Solarinnovationen, wie solarbetriebene Fahrzeuge, flexible Solartextilien und Perowskit-Solarzellen, revolutionieren den Markt, indem sie die Leistung verbessern und die Umwelt weniger belasten. Trotz anhaltender Hindernisse wie hoher Anfangskosten und Effizienzproblemen treiben Gesetzgeber, Industrie und laufende Fortschritte die Einführung der Solartechnologie voran, sodass solarbetriebene Geräte eine vielversprechende Zukunft haben. Solarenergie wird leichter zugänglich werden, solange die Finanzierung und Innovation aufrechterhalten werden und die umweltfreundliche Elektronikindustrie gestärkt wird.
