Skip navigation

Napelemes bögölykasza

Horváth Gábor beüzemeli a napelemes bögölycsapdát (Fotó: Kriska György)

A jelenleg legmodernebb bögölyirtó szerkezet, a napelemes elektromotorral kombinált bögölykasza kifejlesztéséhez elvégzett terepkísérleteinkben használt bögölycsapda csalifelülete egy vízszintes, köralakú, sima, fekete műanyag lap (sugár = 30 cm, vastagság = 5 mm) volt, amit egy 15 cm magas és 25 cm sugarú alumínium keretre erősítettünk. A fekete körlap alatt egy elektromotort helyeztünk el úgy, hogy annak függőleges forgó tengelye a vízszintes körlap közepét szúrta át. A motortengelyhez vízszintesen egy vékony (0,5 mm vastag), 60 cm hosszú fém drótot erősítettünk a közepénél fogva. Így a drót a fekete körlap felett (3 cm) foroghatott, annak közepe körül, a felülettel párhuzamosan. Az elektromotort egy 12 V egyenfeszültségű autó akkumulátor táplálta úgy, hogy az egyenáramot egy potenciométerrel lehetett változtatni, amivel egyúttal a drót forgásának szögsebességét is be lehetett állítani.

Az 1. kísérletben alkalmazott akkumulátoros bögölykasza vázlatos rajza. (B) A csapda keresztmetszeti képe. (C) A csapda terepen készült fényképe

Horváth Gábor a bögölykasza polarizációs mintázatát méri (Fotó: Kriska György)

A vízszintes csapdafelületről visszavert fény d polarizációfoka közel 100 % volt (a d-mintázatokon feketével jelölve), mivel a műanyag felület sima és fekete volt, s a mérés a függőlegeshez képest 56,3° szögben. A visszavert fény polarizációiránya a függőlegeshez képest a » 90° volt, ami vízszintes polarizációnak felel meg (a polarizációirány mintázatain világos zöld és kék színárnyalatokkal jelölve). A csapda vízszintes, sima, fekete felülete tehát erősen (nagy d-értékű) és vízszintesen poláros fényt vert vissza, ami a polarotaktikus bögölyöket erősen vonzza. E polarizációs tulajdonságok a fény hullámhosszától lényegében függetlenek voltak, mivel a csapdafelület fekete volt.

Az 1. kísérletben alkalmazott akkumulátoros bögölykasza fényképe (A), valamint a róla visszaverődő fény d polarizációfokának (B) és a polarizációszögének (C) a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért mintázatai. A kettősfejű nyilak a vízszintes csalifelszínről visszavert fény vízszintes polarizációirányát jelzik. A csapda árnyékban lévő vízszintes, sima, fekete, köralakú felszínét a tiszta égbolt fénye világította meg

A bögölykasza tesztelését 5 napon át folytattuk Szokolyán, egy lovastanyán. A csapda hím és nőstény bögölyöket egyaránt vonzott, a forgó drót pedig olyan súlyos ütéseket és sérüléseket okozott a csapdát megközelítő egyedeknek, hogy azok el is pusztultak, ami jól mutatja az új technológia bögölyirtási hatékonyságát.

Kriska György a bögölykaszát teszteli Szokolyán. A fehér lepedőt és kerítést azért kellett elhelyezni a csapda körül, hogy minden lecsapott bögölyt be tudjunk gyűjteni (Fotó: Horváth Gábor)  

A forgó drót mozgása és/vagy zaja és/vagy az általa keltett légmozgás által a poláros csapdafelülettől elijesztett bögölyök becsült aránya a kísérlet napjain 4,8–9,1 % között változott, ami átlagosan a bögölyök 6,7 %-át jelentette.

Lekaszabolt bögölyök (Fotó. Kriska György)

Az 1. kísérlet eredményei alapján érdemes volt az akkumulátoros bögölykaszát továbbfejlesztve a 2. csapdát is összeállítani, melyben a drótot forgató elektromotort napelem táplálta, aminek vízszintes, sima, fekete felülete a bögölyöket vonzó, vízszintesen fénypolarizáló csalifelületként is működött.

A 2-4. terepkísérletekben használt 2. bögölycsapda. Jobbra: a két vízszintes napelemtáblából és e napelemek felszíne felett forgó vékony drótból álló csapda. Balra: ferde síkú két kiegészítő napelemtábla. (B-E) A csapda vízszintes napelem felszínére leszálló bögölyök

A 2. bögölycsapda két téglalap alakú (30 cm × 60 cm) vízszintes napelemtáblából állt, melyeket egy alumínium vázra (60 cm × 60 cm × 20 cm) erősítettünk. A vízszintes, négyzet alakú (60 cm × 60 cm) felületet egy alumínium sáv (1 cm × 2 cm × 60 cm) osztotta ketté. E sávot metszette át egy elektromotor függőleges forgástengelye. E tengely hengeres (átmérő = 2 cm, magasság = 1 cm) fejrészébe egy 60 cm hosszú (0.5 mm vastag) drótot erősítettünk úgy, hogy az a napelem felületével párhuzamosan, afelett 3 cm magasan foroghatott. A két napelemtábla közti alumínium sávot, és a napelemtáblák kereteit feketére festettük. Így a csapda teljes vízszintes felülete fényes fekete lett, miáltal erősen (nagy polarizációfokú) és vízszintesen poláros fényt vert vissza, ezzel vonzva magához a polarotaktikus bögölyöket.

A napelemes bögölykasza kipróbálása

Az elektromotort egy szabályzó elektronikán keresztül a napelemtáblák termelte egyenáram hajtotta. Az elektronika biztosította például, hogy bekapcsolás után az elektromotor tengelyforgása csak fokozatosan érte el a maximális szögsebességet, ami nélkül a felpörgő drót feltekeredhetett volna az elektromotor forgástengelyére. Kikapcsolásnál e feltekeredés nem jelentkezett, így ilyenkor az elektronika nem avatkozott be a forgás tengelysúrlódás miatti lassulásába. Napos időben a két napelemtábla által termelt villamos energia elegendő volt az elektromotor tengelyének akkora szögsebességgel történő forgatásához, hogy a forgó drót minden odavonzott bögölyt elkaszáljon. Mikor a Nap elevációja alacsonyabb volt, mint 29°, két további, kiegészítő napelemtáblára volt szükség, hogy a drót kellően gyorsan pöröghessen.

A napelemes bögölykasza és a kiegészítő napelemtáblák fényképe (A), valamint a róluk visszaverődő fény d polarizációfokának (B) és a polarizációszögének (C) a spektrum vörös (650 nm), zöld (550 nm) és kék (450 nm) tartományában képalkotó polarimetriával mért mintázatai. A kettősfejű nyilak a vízszintes csalifelszínről visszavert fény vízszintes polarizációirányát jelzik. A napelemeket közvetlen napfény és a tiszta égbolt fénye világította meg

A napelemes csapda vízszintes felületének, valamint a kiegészítő napelemeknek a vörös, zöld és kék színtartományban képalkotó polarimetriával mért polarizációs mintázatait a fenti ábra mutatja. A vízszintes csapdafelületről visszavert fény d polarizációfoka közel 100 % volt, míg polarizációjának iránya vízszintes (a függőlegeshez képest a » 90°) volt Brewster-szögből mérve. A 2. csapda vízszintes, sima, fekete felülete tehát erősen és vízszintesen poláros fényt vert vissza, ami a polarotaktikus bögölyöket nagymértékben vonzotta. Ugyanakkor, a ferde síkú kiegészítő napelemtábla nem mindig tükrözött vízszintesen poláros fényt.

A 2. kísérletben tesztelt napelemes csapda is igen hatékonynak bizonyult. A forgó drót ez esetben is olyan súlyos sérüléseket okozott a bevonzott Tabanus bovinus, T. tergestinus, T. quatuornotatus, T. bromius, T. miki, Haematopota pluvialis, H. pluvialis és Silvius vituli bögölyöknek, hogy azok el is pusztultak. A drót forgása által távoltartott vagy elijesztett bögölyök hányada 4,2 % és 7,3 % között változott, átlagosan 5,6 % volt.

Terepkísérleteink során kimutattuk, hogy a vizet kereső, polarotaktikus hím és nőstény bögölyök vonzódnak az erősen és vízszintesen poláros fényt tükröző napelemfelszínhez, ahol elpusztulnak a napelemmel táplált elektromotor által megfelelően nagy szögsebességgel forgatott drót mechanikai ütése által. E terepi tapasztalat az alapja az új bögölycsapdánk koncepciójának, amiben a napelem kettős szereppel bír: (i) a felszínéről tükröződő vízszintesen poláros fény vonzza a vizet kereső polarotaktikus bögölyöket, és (ii) elektromos áramot termel a bögölyöket elpusztító drót forgatásához. Az új csapda napsütésben 92 %-os hatékonysággal képes befogni (lecsapni és elpusztítani) a bögölyöket. Egy ferde kiegészítő napelemmel e hatékonyság 94 %-ra nőhet, és a csapdázási időszak is meghosszabbodhat néhány órával.

Napelemes bögölykasza napon és árnyékban

A napelemes bögölycsapda egyik hátránya, hogy a bögölyökön kívül elvileg magához vonzhat és elpusztíthat más polarotaktikus rovarokat, például vízibogarakat, vízipoloskákat vagy szitakötőket is. A vízszintes napelem felszíne azonban mindössze 60 cm × 60 cm, ami túl kicsi ahhoz, hogy számottevő mértékben vonzzon magához vízirovarokat.

Forrás

Blahó M., Egri Á., Horváth G., Barta A., Antoni Gy., Kriska Gy. (2013) Hogyan fogható napelemmel bögöly? Fénypolarizációra és fotoelektromosságra épülő új rovarcsapda, avagy alapkutatásból gyakorlati haszon. I. rész. Fizikai Szemle 63: 145-149

Egri Á., Blahó M., Horváth G., Barta A., Antoni Gy., Kriska Gy. (2013) Hogyan fogható napelemmel bögöly? Fénypolarizációra és fotoelektromosságra épülő új rovarcsapda, avagy alapkutatásból gyakorlati haszon. II. rész. Fizikai Szemle 63: 181-187