Mozgatható szolár töltőberendezéseket fejlesztett az Envision Solar

Az elektromos modellek megjelenésével a technológia biztosítása mellett egy másik kulcsfontosságú tényezőre is gondolni kell a mérnököknek – a járművek akkumulátorának újratöltésére szolgáló módszer kidolgozására.

Az Envision Solar EV ARC 2020 technológiája, az úgynevezett elektromos járművek autonóm megújuló töltője biztosítja a szükséges módszert. Az eszköz kidolgozása során két fő tényezőt vettek figyelembe – egyrészt működjön minden éghajlati körülmény között, másrészt maximális hatékonysággal, megbízhatóan és egyszerűen üzemeljen.

Passzív hőkezelés

Egy olyan mobil töltőberendezés fejlesztése, mely minden éghajlati körülmény közt hatékonyan működik, rendkívül nehéz feladat. Az eszköznek szélsőséges körülmények közt is kell működnie – így akkor is, ha a napelemek számára nem biztosított elég napfény. Ez azt jelenti, hogy az energiát a rendszernek tárolnia kell, hogy azt bármikor felhasználhassa.

Az elemek és a hozzájuk tartozó elektronika a leghatékonyabban és legbiztonságosabban meghatározott hőmérsékleti tartományon belül működnek – a vállalat ezt a tartomány nevezi Goldilocks zónának (0-40℃ között). Az alkatrészeket állandó hőmérsékleten kell tartani a berendezés megfelelő működéséhez, ez azonban energiaigényes folyamat – az olyan korlátozott hagyományos energiaforrás, mint a napenergia, nem tudná ellátni a Goldilocks zónát. Így olyan technológiára van szükség, mely passzív módon szabályozza saját hőmérsékletét.

A megoldás a szigetelő felület fejlesztése volt. A vállalat három passzív hűtési módszert kombinált a túl magas hőmérséklet kezelésére – a hőáramlást, a hővezetést, valamint a fázis váltást. A hideg körülmények kezelésére csökkentették a légáramlást, növelték a hőszigetelést és felhasználták az EV ARC normál működéséből származó hőt.

A nap fényforrását követő rendszerre van szükség

A mérnökök előtt álló következő kihívás a napenergia volt a maximális hatékonyság elérése érdekében. A napelemek bővítése nem volt opció, ugyanis az elemeknek mobilisnak kell lenni, valamint nem lehet túl nagy helyet elfoglalnia. Ezért a fejlesztőknek az energia-sűrűséget kellett megnövelni a napelemben.

A legnagyobb energiasűrűséget adó napszak általában dél körül van. Ahhoz, hogy növeljék az energia sűrűségét, úgy kellett beállítani a rendszert, hogy kövesse a napot, így a fotonok merőlegesen érik a panelt a nap nagy részében. Az ilyen rendszerek azonban nagyon komplexek, növelve a kockázatokat és a költségeket egyaránt. Emellett a fotovoltaikus elemek meglehetősen pontatlanok.

A vállalat ezért egy olyan technológia alkalmazása mellett döntött, amely a kockázatokat nagymértékben csökkenti. Az EnvisionTrak úgy dönti meg a paneleket, hogy a lehető legtöbb napfényt gyűjtse össze a rendszer. Így függetlenül attól, hogy a műszert hol helyezik el, az eszköz alkalmazkodik a körülményekhez és az oszlopok meghajlításával követi a fény forrását. A panelek 25 százalékkal több villamos energiát termelnek, mint más eszközök a piacon.

Szállítható berendezések a megfelelő alkatrészekkel

Az elektromos berendezésekre való áttéréskor a legnagyobb kérdés a berendezések töltése. A legtöbb esetben a vállalatoknak nincsen kiépítve megfelelő közműhálózat a villamos energia biztosítására. Ha klasszikus, helyhez kötött napelemeket használnak a berendezések töltésére, egészen biztosan bővíteni kell a telephely kapacitásait – például a terület növelésével. A legtöbb szolárberendezés csak akkor működik, ha csatlakozik a hálózathoz és süt a nap. Éjszaka vagy gyenge időben nem töltenek a panelok.

Az EV ARC berendezés kevés helyet igényel, egyáltalán nem kell bővíteni a kapacitásokat, szállítható és bármikor készen áll az üzemeltetésre. Mivel a szükséges áramot a berendezés maga állítja elő, bármikor feltölthető, nem csak akkor, amikor napfényes idő van.

Mivel a műszer szállítható, így számos különféle helyen alkalmazhatják, ahol alkalmazkodni kell az adott körülményekhez. Tehát a berendezés nem lehet túl nagy, de a lehető legtöbb fotocellát kell tartalmaznia. A mérnökök számára az egyik lehetőség egy kompakt csomag összeállítása volt, mely alkalmas a szállításra.

Az ilyen összecsukható szerkezetek azonban általában nem elég erősek és merevek, hogy ellenálljanak a zord időjárásnak – a csuklópántok nem bírnák a terhelést. A mérnökök így kifejlesztettek egy olyan csuklópántot, mely álló helyzetben stabil és erős, a berendezés összecsomagolásakor pedig kis szerepet játszik.

A hagyományos elemekbe réseket építenek be a mérnökök, hogy a szél átjárja a paneleket és ne döntse fel azokat. A rendszer hatékonyságának maximalizálása érdekében azonban nem volt opció a rések hagyása – így a fejlesztők az úgynevezett Envisimount szorító alkatrészt építették be a panelbe, mely növeli a tömb szerkezeti integritását és ellenáll a szélnek.

A ciklikus munkaidő kedvez az elemeknek

Ritka, hogy a nehéz építőipari géppel teljes kapacitással működjenek egy teljes nyolc órás munkaidő alatt – a munkaciklus általában szakaszos. Az energiát biztosító berendezések fejlesztéséhez azonban szükség van a pontos munkaciklus felmérésére.

Egy gyakran használt elektromos rakodógép körülbelül 40 kWh, míg egy hasonló méretű kotrógép mintegy 20 kWh akkumulátorkapacitással rendelkezik. Az EV ARC berendezése tehát elegendő mennyiségű energiát biztosít ahhoz, hogy a gépeket ciklikusan használni tudják, hiszen a munkafolyamatok közt a berendezések újratöltődnek.

Az Envision Solar most egy olyan vezeték nélküli töltőkészülék fejlesztésén dolgozik, amely segítségével nem kellene a töltőberendezéseket a gépekhez csatlakoztatni, megkönnyítve ezzel a munkát – olvasható a Machine Design oldalon.