Muotoilun laitos

Sun-powered Textiles - kysymyksiä ja vastauksia

Sun-powered Textiles -projektin tutkijat vastaavat yleisimmin kysyttyihin – ja kysymättä jätettyihin - kysymyksiin tekstiiliin liitetyistä aurinkokennoista.
Solar cells laminated on the back side of textiles in the Sun-Powered Textiles project
Kuva: Bettina Blomstedt

Tekstiiliin liitetyt aurinkokennot herättävät kiinnostusta. Koska aurinkokennoilla voidaan tuottaa ilmasto- ja ympäristöystävällistä energiaa kustannustehokkaasti, niiden oletetaan helposti tuovan nämä ominaisuudet kaikkiin sovelluksiin, joissa niitä käytetään. Asia ei toki ole ihan näin suoraviivainen. Alla vastaamme muutamiin tärkeisiin kysymyksiin tarkentaaksemme Sun-powered Textiles -projektin tulosten sisältöä ja merkitystä.

Miten te teette nämä tekstiiliset aurinkokennot ja miten ne toimivat?

Laminoimme kaupallisesti saatavilla olevia aurinkokennoja kahden kangaskerroksen väliin kätkien kennon näin katseilta. Ratkaisusta ja sen hyödyistä kerromme kattavammin täällä. Avaamme teknisiä ratkaisuja enemmän myös tutkimusjulkaisuissamme tuonnempana.

Millaisia aurinkokennoja käytätte ja miksi?

Käytämme pieniä, jäykkiä, yksikiteisiä piikennoja ja isompia, taipuisia kennoja, jotka on valmistettu amorfisesta piistä. Jäykät piikidekennot ovat näistä tehokkaampia ja sopivat erityisesti ulkokäyttöön. Toisaalta taipuisat, amorfisesta piistä valmistetut kennot toimivat paremmin heikossa valaistuksessa, kuten sisätiloissa. Ohuempina ja taipuisina niitä voidaan lisäksi sijoittaa esimerkiksi takkiin suurempi määrä tinkimättä juurikaan takin käyttömukavuudesta.

Kestävätkö tekstiiliin liitetyt aurinkokennot pesua?

Kyllä. Tutkimuksemme on yhä joiltain osin kesken, mutta alustavat tulokset näyttävät lupaavilta. Aurinkokennot on laminoitu kangaskerrosten väliin vesitiiviillä liimakalvolla, joka estää kosteuden pääsyn kennoille. Lisäksi kangaspäällyste suojaa kennoja konepesun aiheuttamalta mekaanis-kemialliselta rasitukselta. Testauksessa jäykät kennot säilyivät toimintakykyisinä 50 pesun ajan 40 asteen konepesussa. Taipuisien aurinkokennojen pesutulokset näyttävät myös lupaavilta.

Voidaanko tällaisella aurinkokennotakilla ladata matkapuhelin?

Periaatteessa kyllä, mutta käytännössä ei. Kännykkä kuluttaa normaalikäytössä niin paljon energiaa, ettei olisi järkeä käyttää sen lataamiseen tällä tavalla takkiin laminoituja aurinkokennoja: kännykän akun lataamiseen päivän aikana tarvittaisiin pinta-alaltaan suurempi määrä aurinkokennoja kuin saadaan mukavasti sovitettua takkiin.

No mihin näitä tekstiiliin liitettyjä aurinkokennoja voidaan sitten käyttää?

Niillä voidaan esimerkiksi tuottaa virtaa erilaisille vaatteisiin integroiduille antureille. Antureita, joilla voidaan mitata käyttäjää (vaikkapa kuljettujen askelten määrää) tai ympäristöä (kuten lämpötilaa, ilmankosteutta tai sijaintia) liitetään kasvavissa määrin puettavaan elektroniikkaan. Monen anturityypin virrankulutus on suhteellisen vähäistä, joten se voidaan kattaa melko pienilläkin aurinkokennoilla, jopa sisävalaistuksessa. Aurinkokennon ansiosta tällaiset anturit voivat olla energiaomavaraisia, jolloin niitä ei tarvitse (muistaa) ladata.

Mitä iloa on antureiden energiaomavaraisuudesta?

Kuluttajatuotteiden käyttömukavuus kasvaa, jos niiden virran riittävyydestä tai lataamisesta ei tarvitse huolehtia. Kiinteänä osana ammattivaatetusta tällainen ilman lataamista toimiva, käyttäjää tai ympäristöä mittaava anturi voi edistää työturvallisuutta. Tekstiileissä energiaomavaraisen anturin käyttökulut voivat olla edullisemmat kuin anturin, jonka paristoja tulee vaihtaa säännöllisesti. Tämä koskee erityisesti kannettavia tai puettavia antureita tai laitteita, joita käytetään olosuhteissa, joissa ei ole mahdollista tai kannattavaa käyttää verkkovirtaa.

Mikä voisi olla esimerkki sellaisesta sovelluksesta?

Tutkimuksemme tarkoitus ei ollut kehittää yhtä nimenomaista älytekstiilituotetta, vaan tarkastella mahdollisuutta liittää aurinkokenno älytekstiilin virtalähteeksi huomaamattomasti. Tutkimme esimerkiksi, miten aurinkokennon kangaspäällyste tulisi suunnitella, jotta sen alle piilotetut aurinkokennot toimisivat kyllin hyvin, ja miten aurinkokenno tulee liittää tekstiiliin, jotta se kestäisi konepesun. Tarkoitus on osoittaa, että aurinkokenno-tekstiili-komponentti soveltuu teolliseen valmistukseen toimivuudeltaan ja kestävyydeltään. Tarkoituksena on, että tutkimuksemme tuloksia hyödyntämällä kuka tahansa voi kehittää minkä tahansa tuotteen tai palvelun, jossa tekstiiliin yhdistetään energiaomavaraista elektroniikkaa.

Vaikuttaako takkiin kiinnitetty aurinkokenno takin käyttömukavuuteen?

Tunnustelemalla ja taivuttelemalla kangasta aurinkokennot voidaan selvästi havaita, mutta kennot on sijoiteltu takkiin siten, etteivät ne rajoita ihmisen luonnollisia liikeratoja. Lisäksi anturit, joille aurinkokennot tuottavat virtaa, sekä niiden välillä kulkeva johdotus, ovat laminoituina kankaiden suojaan. Takista ei pilkistä ulos esimerkiksi latauspiuhasykkyröitä tai -liittimiä, koska niille ei ole tarvetta.

Vähentävätkö tekstiileihin liitetyt aurinkokennot kasvihuonekaasupäästöjä tai muita energiantuotannon ympäristövaikutuksia?

Eivät. Kasvihuonepäästöjen vähentämisen kannalta olisi parasta ladata puettava elektroniikka verkkovirralla, joka on tuotettu uusiutuvalla energialla, kuten aurinkovoimalla. Tutkimuksessamme käytetään kaupallisesti, ”hyllytavarana” saatavilla olevia – käytännössä siis jo valmistettuja – aurinkokennoja. Aurinkokennon ympäristövaikutukset tulevat lähes kokonaan sen valmistuksesta eivätkä niinkään käytöstä, ja tällöin kennon ympäristövaikutukset riippuvat suoraan siitä, kuinka paljon valoa se näkee elinkaarensa aikana, mikä puolestaan riippuu siitä, missä ja miten sitä käytetään. Eli aurinkokenno, joka on liitettynä takkiin, aiheuttaa suuremman ympäristöhaitan kuin jos sama aurinkokenno olisi pysyvästi asennettu taivasalle, jossa se voidaan suunnata ja kallistaa parhaaseen mahdolliseen asentoon aurinkoenergian keräämiseksi. Osana takkia aurinkokenno tuottaa merkittävästi vähemmän energiaa kuin ulkona, mikä nostaa sen ympäristövaikutuksia suhteessa siihen energiamäärään, jonka se tuottaa. Tekstiilielektroniikan virtalähteenä aurinkokennojen valmistuksen, käytön ja käyttöiän jälkeisen ympäristövaikutusten vertaaminen esimerkiksi paristojen vastaaviin voisi olla myös hyödyllistä. 

Tutkimuksemme tavoitteena ei varsinaisesti ollut kasvihuonekaasupäästöjen vähentäminen vaan energiaomavaraisen tekstiilielektroniikan kehittäminen.

No, vähentääkö aurinkokennon liittäminen tekstiiliin sitten tekstiilien ympäristövaikutuksia?

Ei. Tekstiilituotteiden näkökulmasta uusien materiaalien lisääminen lisää aina niiden ympäristökuormaa. Tämä koskee myös tekstiilielektroniikkaa ja aurinkokennoja. Kuitenkin on syytä muistaa, että tekstiilielektroniikka tuo uusia hyödyllisiä ominaisuuksia tekstiilituotteisiin. Ympäristövaikutuksia pitäisi siksi vertailla vaihtoehtoisiin tapoihin tyydyttää sama tarve tai tuottaa sama ominaisuus tai toiminto. Tekstiilielektroniikkatuotteiden suunnittelijan tulisi aina arvioida, onko lisätty ominaisuus tarpeeksi hyödyllinen oikeuttaakseen siitä koituvan ympäristöhaitan. Tämä pohdinta vaaditaan jokaiselle tuotteelle erikseen.

Otitteko huomioon kierrätettävyyden tai muut kestävän kehityksen periaatteet?

Kyllä. Mielestämme on tärkeää, että aurinkokennotekstiilit ovat helposti kierrätettävissä. Sen takia suunnittelemamme tekstiilit ovat yhtä kuitumateriaalia sekoitteiden sijaan. Lisäksi laminoimalla kiinnitetyt aurinkokennot voidaan irrottaa kankaista kuumentamalla, mikä on ratkaisevasti helpompaa kuin jos aurinkokennot olisi esimerkiksi kudottu tai neulottu lankoina osaksi kangasta. Parhaassa tapauksessa kankaista irrotetut aurinkokennot olisivat käytettävissä uusien tuotteiden osiksi. Jatkotutkimusta tosin tarvitaan tämän varmistamiseksi. 

Two jackets made of optimized textiles for covering solar cells

Projektin tulokset kootaan takeiksi

Sun-powered Textiles -projektin takeissa aurinkokennotekstiilitutkimuksen tulokset ovat hypisteltävissä.

Muotoilun laitos
Solar cells and textiles to be combined for energy harvesting in textile wearables

Sun-powered Textiles - aurinkokennotekstiilit

Sun-powered Textiles -projektin tulokset näytillä syyskuussa

Tapahtumat
A close-up image of a woven textile structure to be used to cover the solar cell.

Aurinkopaneelilla näkymättömästi virtaa älytekstiiliin

Sun-powered Textiles -projektissa tutkitaan tekstiilipäällysteisen aurinkokennon toimivuutta.

Muotoilun laitos
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu