Mit 3D-Solarmodul: Skihelm versorgt integriertes Bluetooth-Headset mit Energie

Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM hat Solarzellen an die gekrümmte Form eines Helms anpassen können - ohne dabei Robustheit und Leistung zu opfern. Als erstes Anwendungsgebiet wurde das neuartige dreidimensionale Solarmodul gemeinsam mit der Technischen Universität Berlin (TU Berlin) und der Wearable-Computing-Firma Texsys in einen Skihelm integriert. Der kann damit bluetoothfähige Stereokopfhörer oder Headsets mit Strom versorgen, aufgrund der leistungsfähigen Solarzellen auch bei schlechtem Wetter.

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Das Solarhelm-Konzept vom Fraunhofer IZM, der TU-Berlin und der Firma Texsys (Bild: Fraunhofer IZM)

Die größte Herausforderung soll dabei die Anpassung des 3D-Solarmoduls an die gekrümmte Fläche des Skihelms sein. Bisher war es laut Fraunhofer IZM nur möglich, recht kleine Solarmodule auf unebenen Oberflächen zu integrieren. Auch mechanisch flexible, in Folienform erhältliche Solarmodule seien für diese Zwecke nicht geeignet, da sie nur in einer Richtung (zylindrisch) biegbar sind und meist auch nur einen Wirkungsgrad deutlich unter dem von starren Solarzellen besitzen.

Helm als Ladegerät

Das Nachladen des Akkus im Solarhelm soll damit "nahezu überflüssig" sein. Würde der Helm nicht genutzt, könne er sogar als Solarladegerät für Smartphones oder MP3-Player genutzt werden. Für den Besitzer des Solarhelms bedeutet das, dass er weniger Kabel und Netzteile mitnehmen muss. Zudem erhalte der Nutzer ein komplettes Kommunikationssystem, das ganz ohne lästige Kabel und nahezu ohne zusätzliches Gewicht direkt in die Skiausrüstung integriert ist.

Die Elektronik soll den Akku bei Temperaturen unter 0 Grad Celsius schützen und gegebenenfalls das Laden einstellen. Die Energieversorgung soll dann bei ausreichendem Licht direkt über das Solarmodul erfolgen und die Nutzung der integrierten Kommunikationsmodule lückenlos möglich sein. Dabei hilft, dass die Solarzellen bei Kälte effizienter arbeiten.

Solarhelm für 300 Euro

Bisher gibt es nur einen Prototyp des Solarhelms. Durch Feldtests und ein Redesign soll er nun für die Marktreife weiterentwickelt werden und Ende 2012 in Kleinserie mit einem namhaften Helmhersteller erstmalig verkauft werden. Laut Fraunhofer-Mitteilung soll der Solarskihelm dann rund 300 Euro kosten. Ein ebenfalls gemeinsam entwickelter Bluetooth-Ski-Handschuh, der zur Funksteuerung von Geräten und Headset dient, dürfte in dem Preis noch nicht enthalten sein.

Auch ein nachträgliches Aufrüsten von gängigen Helmen soll mit dem Solarmodul möglich sein. Die Module sollen deshalb auch einzeln erhältlich sein und je nach Spezifikation unter 100 Euro kosten.

Interessierte können den Solarhelm-Prototyp vom 29. Januar bis zum 1. Februar 2012 auf der Messe ISPO Munich am Fraunhofer-Stand der Wearable-Technologies-Show in Halle B6 sehen. Zu sehen ist er auch auf der Konferenz IDTechEx Energy Harvesting & Storage Europe 2012 vom 15. bis zum 16. Mai 2012 in Berlin.

Weitere Einsatzgebiete

Die vom Fraunhofer IZM entwickelte neue Aufbau- und Verkapselungstechnologie segmentiert "sehr hochwertige Solarzellen aus einkristallinem Silizium in sehr kleine Einzelchips". Dadurch kann sie sich an eine dreidimensionale, gekrümmte Form anpassen und das Bruchrisiko der Einzelzelle bei starker punktförmiger mechanischer Belastung stark reduziert werden, so die Forscher. Durch die redundante Auslegung der Solarzellen soll die einwandfreie Funktion gesichert sein, selbst wenn eine Zelle ausfällt.

Die Anwendungsgebiete sehen die Forscher deshalb auch vor allem bei Outdoor-Anwendungen. Die Stromversorgung sei als kompakte Einheit aus Solarmodul, Elektronik und Speicher entwickelt worden und könne so leicht an andere Objekte mit gekrümmten Oberflächen angepasst werden. Als Beispiele werden Motorradhelme, Radhelme, Reithelme, Rucksäcke, Bestandteile der Kleidung und Karosserieteile genannt.

Auf einem typischen Helm sei ein Modul mit einer Nennleistung von 2 Watt bequem integrierbar, was der Leistungsaufnahme eines Smartphones entspricht, wirbt das Fraunhofer IZM. Doch nicht nur für Telekommunikation sei das Solarmodul interessant, sondern beispielsweise auch für die Belüftung von Helmen mit einem Lüfter.