ZeoFRET ® als IoT-Enabler
Nein, nicht auch noch bei den «neuen Werkstoffen», denken Sie sicher! IoT (Internet of Things) und Digitalisierung sind in aller Munde. Wie finden diese Modewörter nun den Weg ins Thema «neue Werkstoffe»?
Nehmen wir das IoT-Beispiel der Beacons. Beacons sind kleine, drahtlose, intelligente Sensoren, die beispielsweise mittels «Bluetooth Low Energy» Informationen sammeln oder verteilen. Diese kleinen Wunder der Technik werden mit Batterien betrieben. Ihre Anwendung breitet sich explosionsartig in vielen Bereichen aus. Und hier stellt sich automatisch die Frage nach der Umweltverträglichkeit und dem Ressourcenverbrauch. Denn: Im Jahr 2015 wurden allein in Europa über 130 000 Tonnen ausgelieferter Batterien nicht dem Recycling zugeführt!
Wie können wir nun von den technologischen Entwicklungen der IoT profitieren, ohne die Ressourcen unseres Planeten zu verschleudern und die Umwelt unnötig zu verschmutzen? Die Antwort liefert der neue Werkstoff ZeoFRET® von Optical Additives GmbH: ein pigmentähnlicher Zusatzstoff, der transparente Materialien in Lichtenergiesammler verwandelt.
Energiegewinnung aus Spritzgussteilen
Der neuartige Zusatzstoff ZeoFRET® wird transparenten Kunststoffen (analog den Farbstoffpigmenten) beigemischt. Damit dünn beschichtete oder daraus hergestellte Gehäuse sammeln das auftreffende Licht und leiten es an Solarzellen im Gehäuseinnern weiter, die ihrerseits einen eingebauten Akku aufladen. Sobald Umgebungslicht (Sonnen- oder künstliches Licht) auf das Gehäuse fällt, wird der Akku aufgeladen. Die Vielfalt bezüglich Formen, Farben und Ergonomie der Geräte wird trotz der Lichtsammelfunktion des Gehäuses nicht eingeschränkt. Dieses Konzept wird Lumineszenz-Konzentrator genannt.
Energiequelle für IoT-Lösungen
Intelligente Sensoren wie zum Beispiel die oben beschriebenen Beacons können batterieunabhängig werden, indem sie mittels ZeoFRET® die benötigte Energie über ihr eigenes Gehäuse aus Umgebungslicht gewinnen. Damit wird ein Langzeitbetrieb sichergestellt, ohne unnötigen Batterieabfall zu generieren.
Jedes Gerät, das heute mit Knopfzellenbatterien betrieben wird, kann sich so über sein Gehäuse selbst die benötigte Energie besorgen (Beispiele: Uhren, Fernbedienungen, Autoschlüssel, Rauchmelder, Küchenwaagen, Computermäuse, IoT-Sensoren).
Industrialisierung
Seit einiger Zeit arbeitet Optical Additives GmbH zusammen mit Partnern aus Hochschulen und der Industrie an der Aufskalierung der Herstellung von ZeoFRET®. Ziel ist es, die Herstellung von den Labormengen, die sich im Milligrammbereich bewegen, auf Kilogramme und später Tonnen zu erhöhen. Hierzu wurden neue Verfahren entwickelt, die im Moment verfeinert werden.
Danke
Die Entwicklung von ZeoFRET® war nur dank der Unterstützung vieler Einzelpersonen und Institutionen möglich. Wir bedanken uns insbesondere bei folgenden Institutionen für die enge Zusammenarbeit und Unterstützung: Universitäten Bern, Zürich und Fribourg, Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften ZHAW, Kommission für Technologie und Innovation KTI/CTI (heute Innosuisse), Bundesamt für Energie BFE und Stiftung für technologische Innovation STI.
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