Σάββατο, 21 Μαρτίου 2020

Ηλεκτρική ενέργεια από τη βροχή


Η είσοδος στον κύκλο του νερού και η παραγωγή ηλεκτρισμού από τις βροχερές ημέρες μπορεί να είναι ένας τρόπος για να αυξηθεί η χρήση της ανανεώσιμης ενέργειας. Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες δεν μπόρεσαν να αποκτήσουν σταγονίδια νερού για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια σε σημαντική ποσότητα  – αλλά τελικά μπορούμε να έχουμε μια σημαντική ανακάλυψη.
Ενώ είμαστε ακόμα πολύ μακριά από τις ομπρέλες που διπλασιάζονται ως γεννήτριες, η τελευταία προσέγγιση δείχνει ότι μπορεί να υπάρξει ένας τρόπος για να πάρει ενέργεια από βροχόπτωση σε ένα επίπεδο απόδοσης που καθιστά τα συστήματα αυτά πρακτικά.
Νέα έρευνα έχει βρει μια μέθοδο που θα μπορούσε να παράγει αρκετή ενέργεια από ένα μόνο σταγονίδιο βροχής για να ανάψει 100 λαμπτήρες LED. Αυτό είναι ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός στην αποτελεσματικότητα, στην περιοχή αρκετών χιλιάδων χρόνων.
“Η έρευνά μας δείχνει ότι μια σταγόνα 100 μικρολίτρων νερού που απελευθερώνεται από ύψος 15 εκατοστών μπορεί να δημιουργήσει τάση πάνω από 140V και η παραγόμενη ενέργεια μπορεί να ανάψει 100 μικρά φώτα LED”, λέει ο μηχανικός βιοϊατρικής Wang Zuankai από το City University of Hong Kong (CityU).
Αυτό ακούγεται σαν μια εκπληκτική τάση, αλλά οι μηχανικοί χρησιμοποίησαν μερικά έξυπνα κόλπα για να συμβεί.
Οι επιστήμονες μελετούσαν αυτό το είδος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας για χρόνια, αλλά η φυσική της μετατροπής της ενέργειας των σταγόνων βροχής σε ηλεκτρική ενέργεια είναι πολύ πιο δύσκολο να γίνει από τη συγκομιδή της ενέργειας από μια αυξανόμενη παλίρροια ή ένα ρέον ρεύμα. Μία από τις βελτιώσεις που η ομάδα που ενσωματώνει στη γεννήτρια ηλεκτρικής ενέργειας με σταγονίδια (droplet-based electricity generator/DEG) ήταν η χρήση μιας μεμβράνης πολυτετραφθοροαιθυλενίου (PTFE), η οποία είναι ικανή να συσσωρεύει ένα επιφανειακό φορτίο καθώς πλήττεται συνεχώς από σταγονίδια νερού μέχρι να φτάσει σταδιακά στον κορεσμό.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι καθώς τα σταγονίδια νερού χτυπούν την επιφάνεια και απλώνονται, οι σταγόνες λειτουργούν ως μια «γέφυρα» που συνδέει δύο ηλεκτρόδια: ένα ηλεκτρόδιο αλουμινίου και ένα ηλεκτρόδιο οξειδίου ινδίου κασσίτερου (ITO) (με το PTFE στην κορυφή).

(Wanghuai et al., Nature, 2020)

Η γέφυρα σταγονιδίων με τη σειρά της, δημιουργεί μια επιφάνεια κλειστού βρόχου έτσι ώστε να μπορεί να απελευθερωθεί όλη η ενέργεια που συλλέγεται – τα σταγονίδια δρουν ως αντιστάτες και η επιφανειακή επίστρωση λειτουργεί ως πυκνωτής.
Αυτή η προσέγγιση θα μπορούσε τελικά να εφαρμοστεί οπουδήποτε το νερό χτυπά μια στέρεη επιφάνεια, λένε οι ερευνητές – το κύτος ενός σκάφους, το εσωτερικό ενός μπουκαλιού νερού ή η κορυφή μιας ομπρέλας.
«Η σημασία αυτής της τεχνολογίας είναι η πολύ ενισχυμένη ηλεκτρική ισχύς ανά πτώση σταγονιδίων βροχής, που καθιστά τη συσκευή πολύ πιο αποδοτική για να μετατρέψει ενέργεια από πτώση σταγονιδίου στην ηλεκτρική ενέργεια», δήλωσε ο Xiao Cheng Zeng από το Πανεπιστήμιο Nebraska-Lincoln Wells.

Επιστημονικό Άρθρο:
Wanghuai Xu, Huanxi Zheng, Yuan Liu, Xiaofeng Zhou, Chao Zhang, Yuxin Song, Xu Deng, Michael Leung, Zhengbao Yang, Ronald X. Xu, Zhong Lin Wang, Xiao Cheng Zeng & Zuankai WangA droplet-based electricity generator with high instantaneous power densityNature volume 578, 2020.
https://www.maxmag.gr/