Instalacija solarnih panela nadaleko je prepoznata kao jedna od najučinkovitijih metoda iskorištavanja obnovljive energije i postaje sve češća u stambenim područjima. Međutim, znanstvenici su nedavno otkrili novu tehniku za korištenje kišnica kao sredstvo za hvatanje, skladištenje i korištenje električne energije.
U ovom članku ćemo vam reći o tržištu prikupljanja i skladištenja kišnice kao električne energije.
Kišnica kao električna energija
Izvor ove energije dolazi od udara kišnih kapi na prijemčivu površinu. Iskorištavanjem te energije moguće je stvoriti krovove koji mogu pretvoriti kinetičku energiju kapi kiše u električnu energiju za svakodnevnu upotrebu. Ova inovativna tehnologija ima potencijal revolucionirati način na koji iskorištavamo energiju iz našeg okoliša.
Tim istraživača sa Sveučilišta Tsinghua u Pekingu otkrio je rješenje koje se sastoji od implementacije triboelektričnog nanogeneratora (TENG) u proces. Ovaj TENG je zadužen za prikupljanje i akumulaciju malih količina električne energije koje se proizvode od svake kapi kiše.
Posljednjih godina ovaj se koncept suočio s brojnim tehničkim preprekama. No najnoviji napredak u ovom području predstavlja značajan napredak u primjeni ove tehnike. Istraživači su uspješno identificirali inovativni pristup poboljšanju energetske učinkovitosti.
Kada je riječ o solarnim panelima, fotonaponske ćelije su međusobno povezane električnim krugom. To se radi kako bi se maksimizirala količina električne energije koja se koristi od sunčevih zraka.. Međutim, smatralo se da je nemoguće spojiti stanice kako bi se iskoristila energija kišnih kapi zbog fenomena poznatog kao 'kapacitivnost spajanja'.
Kako uređaj radi
Gubitak energije između gornje i donje elektrode je problem koji se ponavlja u ovom fenomenu. Unatoč tome, istraživači su pronašli rješenje za ovaj problem promjenom dizajna i rasporeda ploče. Kao rezultat, uspjeli su značajno smanjiti količinu izgubljene energije, čineći ovu metodu prikupljanja energije praktičnijom.
Zong Li, profesor na Sveučilištu Tsinghua i jedan od glavnih autora metode, priznaje ultravisoku trenutnu izlaznu snagu D-TENG-a. Međutim, korištenje jednog D-TENG-a za kontinuirano napajanje električne opreme veličine megavata ostaje izazov. Stoga, ključno je postići istodobnu upotrebu više D-TENG-ova.
Zong Li je predložio metodu prikupljanja energije iz kapi kiše. Bio je inspiriran dizajnom solarnih panela, koji paralelno povezuju više jedinica za napajanje opterećenja. Predložena metoda je jednostavna, ali učinkovita.
Li i njegov tim razvili su jedinstveni pristup smanjenju kapacitivnosti sprege, koji su nazvali "generatori nizova mostova". Koncept uključuje implementaciju elektroda nižeg niza kako bi se omogućio rad jedne ćelije uz smanjenje kapaciteta.
Pretvorite kišnicu u električnu energiju
Kada kapljice dođu u kontakt s pločom, sudaraju se i prenose svoj naboj na površinu. Ovo je rezultat pozitivan naboj za pad i negativan naboj za ploču, stvarajući tako potencijalnu razliku. Međutim, generirani naboj je neznatan i na kraju se rasprši. Za borbu protiv ovog gubitka snage koriste se "generatori premosnog niza" koji održavaju konstantno punjenje i rješavaju problem.
Istraživači su izveli više testova na različitim veličinama nizova, elektroda i panela. Ovim pokusima otkrili su da debljina površine igra ključnu ulogu u spojnom kapacitetu. Kako se debljina površine povećava, kapacitivnost sprege se smanjila uz zadržavanje visoke nabijene površinske gustoće. Kao rezultat, ovo poboljšanje debljine dovelo je do poboljšanih performansi matrice.
Kroz ovaj pristup, najveća snaga do danas dosegnula je oko 200 W po kvadratnom metru, što predstavlja značajan porast od gotovo pet puta u odnosu na prethodne godine. Ova otkrića sugeriraju da bismo u nadolazećim godinama mogli imati pristup pločama koje mogu iskoristiti energiju kišnih kapi, što je još jedna inovativna metoda izvlačenja energije iz prirodnog svijeta oko nas.
Druge metode za proizvodnju električne energije iz kišnice
Piezoelektricitet vode je svojstvo koje imaju određeni materijali koje im omogućuje pretvaranje mehaničke energije u električnu. U ovom slučaju, mehaničku energiju stvaraju kapljice vode koje padaju na piezoelektrični polimer. Sustav dolazi iz Francuske, točnije iz CEA/Leti-MINATEC, gdje je tim znanstvenika otkrio da je moguće generirati energiju utjecajem kiše.
Ali očito, ovo ne funkcionira za sve materijale. Za ovaj projekt koristili su PVDF foliju za koju su sigurni da će najbolje funkcionirati. Od svih navedenih sustava, To je onaj koji proizvodi najmanje električne energije, ali već su u tijeku istraživanja kako bi se on poboljšao.
U početku su istraživači izračunali da se najviše 1 watt-sat električne energije može dobiti po kubičnom metru u regiji Francuske gdje pada mnogo kiše. Ako su ove brojke točne, proizvedena energija će moći napajati samo male uređaje niske potrošnje.
Domaća hidraulička mikroturbina
S druge strane oceana stigli smo na Tehnološko sveučilište u Meksiku, gdje su neki studenti kreirali sustav nazvan "Kiša". Ovo je vrlo učinkovito budući da može proizvesti električnu energiju dok osigurava pitku vodu u kući.
Projekt se temelji na tehnologiji koja se koristi u hidroelektranama, ali je prilagođen domaćem sektoru, točnije kućanstvima s niskim primanjima. Sustav “kišnice” sastoji se od skupljanja kišnice s krova cijevima, filtriranja, pročišćavanja i obrade vode. Nakon pročišćavanja dolazi do mikroturbina gdje zahvaljujući sili pada može proizvoditi električnu energiju.
Sve je to pohranjeno u zasebnim baterijama od 12 volti. U tom trenutku dolazi da upali neku led rasvjetu ili neki mali aparat. Konačna ideja je povećati učinkovitost i količinu električne energije proizvedene za napajanje domova.
Od prve turbine koja dobiva potrebnu snagu, voda prolazi kroz drugi filter s aktivnim ugljenom koji eliminira sve nečistoće, mirise i okuse. Na taj način voda se pročišćava i može se konzumirati kod kuće.
Nadam se da s ovim informacijama možete naučiti više o različitim načinima pretvaranja kišnice u električnu energiju.