Az IoT korunk egyik leggyorsabban növekvő technológiai szegmense, amely ugyanakkor egy komoly, eddig háttérben meghúzódó környezeti válságot is hordoz magában. A hálózatba kapcsolt vezeték nélküli eszközök milliárdjai jelenleg túlnyomórészt eldobható, korlátozott élettartamú elemekkel működnek. Ez a gyakorlat nemcsak jelentős karbantartási költségeket generál, hanem óriási mennyiségű elektronikai hulladékot is termel. Ezen rendszerszintű probléma közvetlen kezelésére jött létre az Azure Photon, a Portói Egyetem Mérnöki Karának (Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto – FEUP) legújabb elismert spin-off vállalata, amely egy innovatív, tiszta és megújuló energiaforrással váltaná ki a hagyományos elemeket.
Kritikus számadatok: Milliárdos eszközpark és napi szintű hulladékhegyek
A probléma globális súlyát a hivatalos előrejelzések és statisztikai adatok világítják meg leginkább. A nemzetközi piackutatások szerint a hálózatba kapcsolt IoT eszközök száma 2030-ra várhatóan meg fogja haladni a 40 milliárdot. Ezzel párhuzamosan a hordozható áramforrások cseréje és megsemmisítése tarthatatlan hulladékterhelést jelent a bolygóra nézve: az adatok alapján már a közeljövőben, napi szinten hozzávetőlegesen 78 millió eldobható elemet dobnak ki világszerte.
Ez a hatalmas volumen közvetlenül veszélyezteti az Európai Unió karbonsemlegességi célkitűzéseit, valamint az Egyesült Nemzetek Szervezete (ENSZ) által meghatározott Fenntartható Fejlődési Célokat. Az Azure Photon célzottan ezen környezeti terhelés radikális csökkentését irányozta elő.
A perovszkit cellák technológiai áttörése beltéri fénynél
Az Azure Photon által fejlesztett technológia a harmadik generációs fotovoltaikus eszközök, azon belül is a perovszkit napelemes cellák (PSC) rendkívüli tulajdonságaira épül. A perovszkit a jelenlegi fotovoltaikus kutatások egyik legígéretesebb anyaga, mivel bőségesen rendelkezésre álló és alacsony költségű nyersanyagokból állítható elő. Legfőbb technológiai előnye, hogy kivételes hatékonysággal képes elektromos áramot generálni rendkívül gyenge fényviszonyok, így a kifejezetten alacsony intenzitású beltéri mesterséges megvilágítás mellett is.
A laboratóriumi és gyakorlati mérések kimutatták, hogy a harmadik generációs fotovoltaikus cellák (beleértve a DSC és PSC technológiákat) energiaátalakítási hatásfoka a beltéri környezetben elérheti a 40 százalék feletti maximumot a kisméretű, 1 négyzetcentiméternél kisebb felületű eszközök esetében. Ez a teljesítmény bőségesen elegendő ahhoz, hogy folyamatosan ellássa az épületekben üzemelő kis feszültségű (1,5 és 9,0 V közötti) elektronikus berendezéseket, szenzorokat és hálózati modulokat, teljesen kiküszöbölve az elemcserék szükségességét az eszközök teljes élettartama alatt.
Lézeres zárás: Megoldás a tartósság és a stabilitás problémájára
Bár a perovszkit cellák hatékonysága régóta ismert a tudomány előtt, ipari szintű és tömeges alkalmazásuk előtt komoly akadályt jelentett a környezeti tényezőkkel szembeni érzékenységük: a levegőben lévő oxigén és nedvesség gyorsan lebontja az anyag szerkezetét, ami a teljesítmény gyors romlásához vezet. Az Azure Photon alapítói – Adélio Mendes, Jorge Martins és Seyedali Emami kutatók – egy egyedülálló, szabadalmaztatott technológiai eljárással hidatalák át ezt a problémát.
A vállalat egy olyan lézerrel asszisztált hermetikus kapszulázási folyamatot fejlesztett ki, amelynek során üvegfrittel zárják le hermetikusan a cellákat. A precíziós lézeres hegesztés lehetővé teszi, hogy a kritikus zárási zónákban a rögzítéshez szükséges magas hőmérsékletet biztosítsák, miközben a hőre rendkívül érzékeny perovszkit rétegek környezetében a hőmérséklet alacsonyan marad. Az így létrejövő hermetikus védelem teljes mértékben elszigeteli a cellát a külső környezettől, biztosítva a kimagasló megbízhatóságot és a több mint egy évtizeden (10+ éven) át tartó folyamatos, karbantartásmentes beltéri működést.
Ipari integráció és piaci bevezetés
A FEUP-ból kinőtt startup nem pusztán laboratóriumi elméletet kínál, hanem aktívan dolgozik a technológia piaci és ipari transzferén. A fejlesztés szélesebb körű konzorciumok keretében valósul meg, mint például a portugál PVBoost projekt, amelyben az Azure Photon a FEUP-pal közösen mint társpromóter működik együtt a több mint 25 éves tapasztalattal rendelkező A400 mérnöki és tanácsadó vállalattal.
A projekt kifejezett célja, hogy a harmadik generációs cellákat közvetlenül integrálják az épületgépészeti és modern építészeti megoldásokba (például szállodai környezetben tesztelve az iPV-rendszereket). Ezáltal a technológia nemcsak az okoseszközök üzemeltetési és karbantartási költségeit csökkenti minimálisra, hanem drasztikusan mérsékli a vállalkozások ökológiai lábnyomát és támogatja a fenntartható épületüzemeltetést.
Hivatalos források és hivatkozások: 
-
Portói Egyetem (Universidade do Porto) Hivatalos Közleménye: A crise silenciosa das baterias – UP FEUP
-
FEUP Hivatalos Spin-off Kataszter és Vállalati Jegyzék: FEUP Spin-off Companies – Azure Photon
- Image by febrian eka saputra from Pixabay