Aktuelle Entwicklungen des TITV Greiz beschäftigen sich mit dem Energy harvesting mittels modular aufgebauter Einheiten aus textiladaptierten Solar- und Piezowandlern. Eingeschlossen sind auch Baugruppen zur Energiespeicherung. Aus Umweltenergie soll damit Strom für Anwendungen wie Smart Textiles, energieautarke Sensoren oder für die Beleuchtung von Sicherheitskleidung, Wegen und Werbemitteln (Fahnen, Pavillons, Schirme, Werbetafeln etc.) sowie das Laden von Akkus gewonnen werden. Hergestellt werden sollen die textiladaptierten Energiegewinnungs- und Speichereinheiten in einem kostengünstigen maschinellen Fertigungsverfahren in Form einer laufenden Warenbahn.

Elektrisch leitfähiges Klebevlies

Der Fertigungsablauf setzt sich hierbei aus der Bestückung mit Energiewandlern, beispielsweise Solarzellen, gefolgt von einem Laminiervorgang zusammen, bei dem die elektrischen Kontakte und Verbindungen zum textilen Träger hergestellt werden. Eine herausragende Bedeutung kommt dabei einem elektrisch leitfähigen Klebevlies, dem sogenannten e-Web, zu. Dieses im TITV Greiz entwickelte Material sorgt für eine elektrische Kontaktierung und gleichzeitige haftfeste Verbindung elektrischer Bauelemente und Zuleitungen in einem Arbeitsschritt und macht dadurch den Fertigungsablauf überhaupt erst möglich.

Das Verfahren zur Herstellung von textiladaptierten Solar- und Piezowandlern ist unter Benutzung von textilen Trägermaterialien und elektrischen Standardbauelementen kontinuierlich auf bewegten Warenbahnen durchführbar und zeichnet sich durch nur wenige automatisierbare Arbeitsschritte aus. Die hergestellten Energiewandler können danach modulweise, den benötigten elektrischen Parametern entsprechend, aus der Warenbahn herausgetrennt werden. Zwei Funktionsmuster wurden hergestellt: Ein Solarmodul „FlexSolar“ und eine Kaskade aus piezoelektrischen Wandlern.

Das FlexSolar-Element

Das FlexSolar-Element ist ein flexibles und luftdurchlässiges ca. 3 mm dickes Sandwich und wurde aus einem Abstandsgewirke mit gelaserten Aufnahmen für die Solarzellen in einem Laminierprozess gefertigt. Für wasserdichte Anwendungen ist optional eine Polyethylenfolie mit guter UV-Durchlässigkeit vorgesehen.

Die Kaskade

Die Kaskade aus Piezowandlern erzeugt Strom aus periodischen Bewegungen. Die elektrischen Verbindungen zwischen den zum Aufaddieren der Ströme parallel geschalteten Wandlern wurden mit leitfähigen Fäden auf einem textilen Träger aufgestickt und mit e-Web kontaktiert. Die Schaltung wird durch einen AC/DC-Wandler und einen Kondensator zur Energiespeicherung komplettiert.

Durch textiltypische Verbindungselemente wie Druckknöpfe oder Klettverschlüsse sind die Baugruppen für die Energiegewinnung und -speicherung mit Funktionsträgern, beispielsweise mit Leuchtdioden bestückten Textilien, zu größeren Einheiten verknüpfbar.

Das K-Projekt Textile Competence Center Vorarlberg (Projekt-Nr. 860474) wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch das Österreichische Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie, das Österreichische Bundesministerium für Digitalisierung und Wirtschaftsstandort sowie die Bundesländer Wien, Tirol und Vorarlberg gefördert. Das Programm COMET wird durch die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft betreut.

Dr. Wolfgang Scheibner, TITV Greiz