Kiina jatkaa investointeja uusiin energiamuotoihin etsiessään uusiutuvia vaihtoehtoja. Aurinko, tuuli ja vesi ovat jo osa energiatasapainoa, mutta toistaiseksi yksi sääilmiö – sade – ei ole otettu huomioon . Nyt viimeaikaiset tutkimukset osoittavat, että tällä yleisellä ilmiöllä voi olla hyödyntämätöntä energiapotentiaalia.
Sisältö
Tämän vuoksi kiinalaiset tutkijat Nanjingin ilmailu- ja avaruustieteiden yliopistosta ovat kehittäneet W-DEG-järjestelmän (Water Integrated Droplet Electricity Generator) – uuden tyyppisen sähkögeneraattorin, joka käyttää sadepisaroita. Tulokset, jotka on julkaistu National Science Review -lehdessä, yllättivät tiedeyhteisön.
Miten W-DEG toimii?
Joka kerta, kun sadepisara putoaa ja osuu generaattorin pintaan, sähkövaraukset jakautuvat uudelleen. Iskun kineettinen energia muuttuu hyödylliseksi sähköiseksi signaaliksi sähköstaattisen induktion ja kontaktisähkön avulla. Mekanismi koostuu kolmesta osasta:
- Dielektrinen kalvo : absorboi varauksien uudelleenjakautumisen.
- Vesialta: toimii alempana elektrodina ja fyysisenä tukena.
- Mikroviemäröinti : johtaa ylimääräisen veden pois alaspäin.
Näin ollen raskaiden metallien tai kovien alustojen sijaan järjestelmä käyttää vettä, jossa se kelluu, sähköpiirin olennaisena osana. Tämä mahdollistaa veden pintajännityksen ja liuenneiden ionien käytön sähkön johtamiseen. Tämän seurauksena kokonaispaino laskee noin 80 % ja hinta on noin puolet perinteisiin rakenteisiin verrattuna.
Tämä keksintö, joka on tällä hetkellä prototyyppivaiheessa, pystyy syöttämään virtaa 50 LED-diodille ja lataamaan pieniä kondensaattoreita muutamassa minuutissa. Jokaisen pisaran aiheuttamat jännitepiikit voivat olla jopa useita satoja volttia.
Saman tutkimusryhmän mukaan jokainen pisara voi tuottaa noin 250 volttia sähköä. Tämä on verrattavissa kiinteällä pohjalla toimivien generaattoreiden tehoon. Tässä yhteydessä tutkimusta johtanut professori Wanglin Guo totesi, että ”antamalla veden suorittaa rakenteellisia ja sähköisiä toimintoja avautuu uusi tapa tuottaa sähköenergiaa sadevedestä”.
Mihin tätä voidaan käyttää?
Vaikka kyseessä on tällä hetkellä prototyyppi, tutkijat huomauttavat, että W-DEG:llä voi olla useita potentiaalisia käyttökohteita. Se voi esimerkiksi tarjota virtaa ympäristö- tai vedenlaatuantureille alueilla, joilla ei ole pääsyä sähköverkkoon. Sitä voidaan käyttää myös kauko-ohjausasemien, pienitehoisten viestintävälineiden tai kelluvien laitteiden
Yksi tämän lähestymistavan eduista on, että se ei vaadi monimutkaista infrastruktuuria tai kiinteää maaperää , joten se voidaan sijoittaa suoraan vesialtaille, järville tai rannikkoalueille.
Teknologia on vielä varhaisessa kokeellisessa vaiheessa ja vaatii edelleen kehittämistä, jotta sen käyttökelpoisuus voidaan varmistaa suuressa mittakaavassa . Sateen pisaroiden koon ja nopeuden todelliset muutokset luonnollisissa olosuhteissa voivat vaikuttaa tehokkuuteen. Vaikka testit ovat osoittaneet korkeita jännitteitä, tehokas hyötyteho todellisissa olosuhteissa on edelleen pieni ja riippuu sademäärästä ja sen peittämästä alueesta.
Keskeinen ajatus on kuitenkin, että se ei korvaa suuria aurinko- tai tuulivoimaloita, vaan pikemminkin hyödyntää resursseja, jotka yleensä menevät hukkaan, kuten maapallolle putoavat sadepisarat, jotka eivät tuota sähköenergiaa.
