Wiemy, że dziś kreatywność odgrywa zasadniczą rolę w tworzeniu nowych sposobów pozyskiwania energii. W tym przypadku naukowcy sprawdzają, czy tak jest wytwarzać energię elektryczną ze śniegu. Jeśli posiadasz system fotowoltaiczny, możesz napotkać pewne trudności ze śniegiem. Biorąc pod uwagę te warunki, zespół naukowców stworzył urządzenie, które może generować energię ze śniegu.
W tym artykule dowiemy się, czy naprawdę można wygenerować prąd ze śniegu i jak to osiągnięto.
Wytwarzaj prąd ze śniegu
Uniwersytet Kalifornijski (UCLA) opracował innowacyjne urządzenie wytwarzające energię elektryczną, wykorzystując moc padającego śniegu. To urządzenie Jest to pierwszy tego rodzaju model, który wyróżnia się ekonomicznością i dużymi możliwościami adaptacji, posiadający unikalne cechy bycia cienkim, elastycznym i podobnym wyglądem do arkusza tworzywa sztucznego.
Według Richarda Kanera, profesora innowacji materiałowych na Uniwersytecie Kalifornijskim i głównego autora badania, urządzenie może działać w odległych regionach, ponieważ generuje własną energię i nie wymaga użycia baterii. Ta inteligentna technologia pełni funkcję stacji pogodowej i może dokładnie mierzyć ilość śniegu, kierunek jego opadów, a także prędkość i kierunek wiatru.
Technologia ta, zwana przez badaczy „nanogenerator tryboelektryczny oparty na śniegu” lub TENG, jest w stanie generować ładunek poprzez mechanizm elektryczności statycznej. W wyniku wymiany elektronów może również wytwarzać energię.
Według Kanera, znanego profesora chemii, biochemii oraz inżynierii materiałowej, a także członka Kalifornijskiego Instytutu Nanosystemów, elektryczność statyczna powstaje w wyniku interakcji między dwoma rodzajami materiałów. Jeden materiał wychwytuje elektrony, drugi je porzuca, powodując separację ładunków. W procesie tym powstaje prąd pozornie z niczego.
Śnieg jest dodatnio naładowaną jednostką, która uwalnia elektrony. Tymczasem silikon, sztuczny materiał gumowy zbudowany z atomów krzemu i tlenu, a także węgla, wodoru i innych pierwiastków, ma ładunek ujemny. Jeśli śnieg dotknie powierzchni wykonanej z silikonu, wygeneruje ładunek elektryczny, który urządzenie może zebrać, wytwarzając w ten sposób prąd.
Jak śnieg może wytwarzać prąd?
Maher El-Kady, asystent naukowy w dziedzinie chemii i biochemii na UCLA, Wyjaśnił swój eksperyment i stwierdził, że skoro śnieg ma już ładunek, to Postanowili wprowadzić materiał o przeciwnym ładunku, aby wyodrębnić ładunek i wytworzyć prąd.
Zdaniem eksperta skuteczność urządzenia w dużej mierze zależy od zdolności materiału do odzyskiwania elektronów, pomimo naturalnej skłonności śniegu do ich wydalania. Po przeprowadzeniu dokładnej oceny kilku materiałów, w tym teflonu i folii aluminiowej, ustalono, że silikon przewyższa je wszystkie i generuje najwyższy poziom ładunku.
W zimę, Około 30% powierzchni Ziemi pokryte jest śniegiem, co może powodować problemy dla paneli słonecznych. Gromadzenie się śniegu zmniejsza ilość światła słonecznego docierającego do paneli słonecznych, co skutkuje zmniejszeniem produkcji i wydajności energii. Opracowano nowe urządzenie, które można zintegrować z panelami słonecznymi, aby zapewnić nieprzerwane zasilanie nawet w warunkach śnieżnych.
To szczególne urządzenie można wykorzystać do monitorowania sportów zimowych, takich jak narciarstwo. Jego główną funkcją jest zapewnienie dokładniejszej oceny wyników sportowca podczas wykonywania takich czynności, jak bieganie, chodzenie czy skakanie. Dodatkowo potrafi rozpoznać istotne wzorce ruchu stosowane w narciarstwie biegowym, których nie da się wykryć za pomocą smartwatcha.
Nowe technologie odnawialne
Na horyzoncie widać potencjał nowej ery samowystarczalnej technologii noszenia, zaprojektowanej do śledzenia wyników sportowych. Urządzenie może przesyłać sygnały informujące o aktywności fizycznej danej osoby. Obejmuje to określenie, czy się poruszają, a także rozróżniać różne rodzaje ruchu, takie jak chodzenie, bieganie czy skakanie.
Aby stworzyć nowe urządzenie do przechwytywania ładunku, zespół badawczy wykorzystał technologię druku 3D. Urządzenie składa się z dwóch głównych elementów: warstwę silikonu i elektrodę. Zespół optymistycznie ocenia potencjał urządzenia w zakresie taniej produkcji ze względu na dostępność silikonu i prostotę procesu produkcyjnego. Silikon jest powszechnie stosowany w różnych gałęziach przemysłu, w tym w implantach biomedycznych, izolacji przewodów elektrycznych i smarach. Dzięki temu nowemu zastosowaniu w produkcji energii możliwości silikonu zostały jeszcze bardziej rozszerzone.
Laboratorium Kanera wyprodukował szereg innowacyjnych urządzeń. Wśród nich znajduje się specjalistyczna membrana, której zadaniem jest oddzielanie ropy od wody, a także oczyszczanie odpadów resztkowych powstałych jako produkt uboczny szczelinowania hydraulicznego ropy i gazu łupkowego. Kolejnym osiągnięciem laboratorium w 2017 roku było stworzenie urządzenia, które w opłacalny i wydajny sposób będzie wykorzystywało i magazynowało energię słoneczną. Dodatkowo urządzenie to ma możliwość wytwarzania paliwa wodorowego, które można wykorzystać w samochodach napędzanych ogniwami paliwowymi.
Inne badania mające na celu wytwarzanie energii elektrycznej ze śniegu
W Japonii Uniwersytet Technologii Elektroniki i Komunikacji w Tokio oraz startup IT Forte badały możliwość wytwarzania energii elektrycznej ze śniegu. Badania rozpoczęły się w grudniu 2022 r. i projekt jest nadal w toku. Wykorzystuje różnice temperatur do wytwarzania energii. Kluczem jest to, aby różnica temperatur była bardzo duża, aby wytworzyć maksymalne wytwarzanie energii.
Eksperyment polegał na zainstalowaniu rur w śniegu. Dla tego, Obecnie gromadzą śnieg opadający w mieście w opuszczonym basenie. Rurki te przekazują ciepło śniegowi, który pochodzi z powietrza zewnętrznego i jest podgrzewany przez słońce. Zaproponowali zbudowanie turbiny, która mogłaby generować prąd elektryczny i wytwarzać energię. Zespół ma nadzieję, że system będzie równie wydajny jak panele słoneczne, ale zimą i przy wykorzystaniu śniegu. System stoi przed poważnymi wyzwaniami, ponieważ wymaga dużych obiektów do przechowywania śniegu.
Mam nadzieję, że dzięki tym informacjom dowiecie się więcej na temat badań nad wytwarzaniem prądu ze śniegu.