Энергия солнца

Несколько месяцев назад попробовал принять участие в конкурсе промышленного дизайна. Естественно никаких мест не занял. Так как до этого я никогда не придумывал объекты и сценарии их использования, опыт был для меня новый и вот что я из него вынес.

Вот основные позиции конкурсного брифа: 

1. Обязательное использование нано-технологий;

2. Предмет должен демонстрировать пользу и дух нано технологий.

Задачи, которые я для себя поставил, были следующие:

– Показать прямую пользу от нового объекта

– Сделать принцип работы объекта понятным для пользователя

– Придумать вещь повседневно необходимую 

– Разработать законченный концепт

Немного полетав в фантазиях я представил себе недалёкое будущее, где мы все уже столкнулись с проблемой дефицита энергии, её высокой себестоимости и перегрузки общих сетей. Сознательные граждане в этой ситуации пытаются на бытовом уровне автономно справляться с этой проблемой. Например, снижая потребление энергии от электросети за счет автономной зарядки некоторых мелких бытовых приборов.

Первое что пришло в голову – создание портативной солнечной батареи с возможностью модульного подключения, датчиками и дисплеем.

Посмотрев существующие аналоги, представленные на рынке я понял, что эта ниша пуста. Все представленные на рынке батареи не дают достаточной мощности и эстетически мало привлекательны. Основной причиной низкой эффективности этого метода является то, что существующие батареи рассчитаны на прямые солнечные лучи одного спектра, то есть они будут максимально эффективны только в солнечную погоду, причем в том случае если лучи попадают на поверхность батареи под углом примерно 80°-100°.

Требовалось найти решение которое позволит, сделать такую портативную солнечную батарею эффективной и удобной, а значит целесообразной в использовании.Как ни странно, все необходимые технологии, оказалось, существуют уже сейчас. Расскажу немного о них.

Солнечная батарея по технологии «тонких плёнок»

Такая батарея способна к поглощению солнечных лучей сразу в двух цветовых спектрах, что позволяет ей аккумулировать энергию даже в пасмурную погоду, и быть при этом довольно производительной.

Подробнее посмотреть можно тут:

http://www.rusnano.com/Section.aspx/Show/25827

Полимерный композит: силикон и производные пластмассы 

Эта технология создания полимерных структур по заданным характеристикам, позволяет нам создавать материалы со всеми необходимыми свойствами. Например совместить в себе: прочность, эластичность, малый вес, устойчивость к агрессивным средам (что важно в городской среде).

Подробнее посмотреть можно тут:

http://www.rusnano.com/Section.aspx/Show/25829

Линза Френеля

Эта чудо линза пропуская через себя лучи преломляет их таким образом что независимо от угла падения луча она изменяет его направление. После прохода через линзу луч идет под углом близким к 90°

Подробнее посмотреть можно тут:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Линза_Френеля 

Совместив все эти технологии в одном приборе, мы получаем максимально эффективную солнечную мини-установку.

  

Сначала были сделаны эскизы. Поискав подходящий форм-фактор, я нашёл метафору для моей солнечной батареи в пиктограмме заряда устройства, то есть в батарейке.

Основной идеей является сделать батарейку мобильной. Учесть тот факт, что её будет необходимо носить с собой, что бы иметь под рукой в нужный момент. Для этого я решил разработать систему её крепления к внешней поверхности рюкзака или любой другой сумки.

Следующим этапом было необходимо определить примерные параметры прибора с точки зрения массового производства.

Прикидывая каким образом такую батарею будут производить, я пошел по пути оптимизации конструкции. Упростив производство и сборку можно улучшить такие параметры изделия как себестоимость и надежность.

 Я выделил детали конструкции и те характеристики, которыми они должены обладать.

Корпус

Необходимо сочетание высокой прочности и эластичности. Цельный корпус из силикона с дополнительным покрытием полимерной плёнкой как раз подошел.

Солнечная батарея

Солнечные батареи проще изготавливать небольшими пластинками, которые можно собирать на общую подложку, а после соединения подложки с умным блоком (блоком управления) в силиконовый корпус.

Умный блок (блок управления) 

Этот блок наверно самое главное в конструкции. В него входит преобразователь тока, небольшой аккумулятор, микро процессор для переработки полученной информации с датчиков.

Проработав детали я сделал этот финальный эскиз.

Дисплей выполнен с применением технологии электронных чернил. Этот вид дисплеев формирует изображение не излучая, а отражая свет. Такой подход дает пользователю дополнительный комфорт – позволяет легко различать информацию на дисплее даже при сильном освещении, т.е. в яркую солнечную погоду.

На дисплей может выводиться информация о работе устройства:

• Интенсивность получаемой устройством солнечной энергии

• Таймер, показывающий время, оставшееся до полной зарядки аккумулятора

• Степень заряженности аккумулятора

Управление устройством осуществляется посредством одной кнопки:

• Нажать и удерживать – функция «включение/выключение»

• Нажатие во включенном состоянии – функция последовательного просмотра параметров