Chiny nadal inwestują w nowe rodzaje energii w poszukiwaniu odnawialnych alternatyw. Słońce, wiatr i woda są już uwzględnione w bilansie energetycznym, ale do tej pory nie brano pod uwagę jeszcze jednego zjawiska meteorologicznego — deszczu. Obecnie jednak najnowsze badania pokazują, że to powszechne zjawisko może mieć nieodkryty potencjał energetyczny.
Spis treści
W związku z tym chińscy naukowcy z Uniwersytetu Lotnictwa i Kosmonautyki w Nankinie opracowali system W-DEG (Water Integrated Droplet Electricity Generator) — nowy typ generatora energii elektrycznej wykorzystującego krople deszczu. Wyniki opublikowane w czasopiśmie National Science Review zaskoczyły społeczność naukową.
Jak działa W-DEG?
Za każdym razem, gdy kropla deszczu spada i uderza w powierzchnię generatora, następuje redystrybucja ładunków elektrycznych. Energia kinetyczna uderzenia jest przekształcana w użyteczny sygnał elektryczny poprzez indukcję elektrostatyczną i elektryzację kontaktową. Mechanizm składa się z trzech części:
- Folia dielektryczna : pochłania redystrybucję ładunków.
- Zbiornik wodny: pełni funkcję dolnej elektrody i fizycznego podparcia.
- Mikrodrenaż : odprowadza nadmiar wody w dół.
W ten sposób, zamiast wykorzystywać ciężkie metale lub sztywne podstawy, system wykorzystuje wodę, w której pływa, jako integralną część obwodu elektrycznego. Pozwala to wykorzystać napięcie powierzchniowe wody i rozpuszczone jony do przewodzenia prądu elektrycznego. W rezultacie całkowita waga zmniejsza się o około 80%, a koszt jest około dwukrotnie niższy w porównaniu z tradycyjnymi konstrukcjami.
Ten wynalazek, obecnie znajdujący się w fazie prototypu, jest w stanie jednocześnie zasilać 50 diod LED i ładować małe kondensatory w ciągu kilku minut. Skoki napięcia wytwarzane przez każdą kroplę mogą osiągać kilkaset woltów.
Według tych samych badaczy każda kropla może wytworzyć około 250 woltów energii elektrycznej. Jest to porównywalne z mocą generatorów o twardej podstawie. W związku z tym profesor Wanlin Guo, który kierował badaniami, zauważył, że „umożliwiając wodzie pełnienie funkcji strukturalnych i elektrycznych, otwiera się nowy sposób wytwarzania energii elektrycznej z wody deszczowej”.
Do czego można to wykorzystać?
Chociaż obecnie jest to prototyp, naukowcy wskazują, że W-DEG może mieć kilka potencjalnych zastosowań. Na przykład może zasilać czujniki środowiska lub jakości wody w obszarach bez dostępu do sieci elektrycznej. Może być również wykorzystywany do zasilania stacji zdalnego sterowania, urządzeń komunikacyjnych o małej mocy lub urządzeń pływających.
Jedną z zalet takiego podejścia jest to, że nie wymaga ono skomplikowanej infrastruktury ani twardego podłoża , dzięki czemu można je umieszczać bezpośrednio na zbiornikach wodnych, jeziorach lub obszarach przybrzeżnych.
Technologia ta znajduje się nadal we wczesnej fazie eksperymentalnej i wymaga dalszego udoskonalenia, aby zapewnić jej opłacalność w produkcji na dużą skalę . Rzeczywiste zmiany wielkości i prędkości kropli deszczu w warunkach naturalnych mogą wpływać na wydajność. Chociaż testy wykazały wysokie napięcia, efektywna moc użytkowa w rzeczywistych warunkach jest nadal niewielka i zależy od ilości opadów i powierzchni, którą pokrywają.
Jednak kluczową ideą jest to, że nie zastępuje ona dużych elektrowni słonecznych lub wiatrowych, a raczej wykorzystuje zasoby, które zazwyczaj są marnowane, na przykład krople deszczu spadające na ziemię bez wytwarzania energii elektrycznej.
