Lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời được công nhận rộng rãi là một trong những phương pháp khai thác năng lượng tái tạo hiệu quả nhất và ngày càng trở nên phổ biến ở các khu dân cư. Tuy nhiên, các nhà khoa học gần đây đã phát hiện ra một kỹ thuật mới để sử dụng nước mưa như một phương tiện để thu giữ, lưu trữ và sử dụng năng lượng điện.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ giới thiệu cho bạn về thị trường thu giữ và lưu trữ nước mưa làm điện.
Nước mưa là năng lượng điện
Nguồn năng lượng này xuất phát từ tác động của hạt mưa lên bề mặt tiếp nhận. Bằng cách khai thác năng lượng này, có thể tạo ra những mái nhà có thể chuyển đổi động năng của hạt mưa thành điện năng để sử dụng hàng ngày. Công nghệ tiên tiến này nó có khả năng cách mạng hóa cách chúng ta khai thác năng lượng từ môi trường.
Nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Thanh Hoa ở Bắc Kinh đã phát hiện ra một giải pháp bao gồm việc triển khai máy phát điện nano ma sát (TENG) cho quy trình này. TENG này chịu trách nhiệm thu thập và tích lũy một lượng nhỏ năng lượng điện được tạo ra từ mỗi giọt mưa.
Trong những năm gần đây, khái niệm đặc biệt này đã phải đối mặt với nhiều rào cản kỹ thuật. Tuy nhiên, tiến bộ mới nhất trong lĩnh vực này thể hiện bước tiến đáng kể trong việc áp dụng kỹ thuật này. Các nhà nghiên cứu đã xác định thành công một cách tiếp cận sáng tạo để cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.
Khi nói đến các tấm pin mặt trời, các tế bào quang điện được kết nối với nhau thông qua một mạch điện. Điều này được thực hiện để tối đa hóa lượng năng lượng điện được khai thác từ tia nắng mặt trời.. Tuy nhiên, người ta cho rằng không thể nối các tế bào lại với nhau để khai thác năng lượng của hạt mưa do một hiện tượng gọi là “điện dung ghép nối”.
Cách thiết bị hoạt động
Mất năng lượng giữa điện cực trên và dưới là vấn đề thường xuyên xảy ra trong hiện tượng này. Mặc dù vậy, các nhà nghiên cứu đã tìm ra giải pháp cho vấn đề này bằng cách thay đổi thiết kế và bố cục của bảng điều khiển. Kết quả là, họ đã có thể giảm đáng kể lượng năng lượng bị mất, khiến phương pháp thu hoạch năng lượng này trở nên thiết thực hơn.
Zong Li, giáo sư tại Đại học Thanh Hoa và là một trong những tác giả chính của phương pháp, thừa nhận sản lượng điện tức thời cực cao của D-TENG. Tuy nhiên, việc sử dụng một D-TENG duy nhất để cung cấp năng lượng liên tục cho các thiết bị điện ở mức megawatt vẫn là một thách thức. Vì thế, điều quan trọng là đạt được việc sử dụng đồng thời nhiều D-TENG.
Zong Li đề xuất một phương pháp thu thập năng lượng từ hạt mưa. Ông lấy cảm hứng từ việc thiết kế các tấm pin mặt trời, kết nối nhiều bộ phận song song để cung cấp năng lượng cho một tải. Phương pháp được đề xuất đơn giản nhưng hiệu quả.
Li và nhóm của ông đã phát triển một phương pháp độc đáo để giảm điện dung ghép nối mà họ gọi là “máy phát mảng cầu”. Khái niệm này liên quan đến việc triển khai các điện cực dãy thấp hơn để cho phép hoạt động của một tế bào đơn lẻ trong khi giảm điện dung.
Biến nước mưa thành điện năng
Khi các giọt tiếp xúc với bảng điều khiển, chúng va chạm và truyền điện tích lên bề mặt. Đây là kết quả điện tích dương cho sự rơi và điện tích âm cho bảng điều khiển, do đó tạo ra sự khác biệt tiềm năng. Tuy nhiên, điện tích được tạo ra rất nhỏ và cuối cùng tiêu tan. Để chống lại tình trạng mất điện này, "máy phát mảng cầu" được sử dụng để duy trì mức sạc không đổi và khắc phục sự cố.
Các nhà nghiên cứu đã thực hiện nhiều thử nghiệm trên nhiều mảng, điện cực và kích thước bảng điều khiển khác nhau. Thông qua những thí nghiệm này, họ phát hiện ra rằng độ dày của bề mặt đóng vai trò then chốt trong điện dung ghép. Khi độ dày bề mặt tăng lên, điện dung ghép giảm trong khi vẫn duy trì mật độ bề mặt tích điện cao. Kết quả là, sự cải thiện về độ dày này đã dẫn đến hiệu suất khuôn được cải thiện.
Thông qua cách tiếp cận này, công suất cao nhất tính đến thời điểm hiện tại đã đạt khoảng 200W/mXNUMX, thể hiện mức tăng đáng kể gần gấp XNUMX lần so với những năm trước. Những phát hiện này cho thấy rằng trong những năm tới, chúng ta có thể tiếp cận với các tấm pin có khả năng khai thác năng lượng của hạt mưa, một phương pháp cải tiến khác để khai thác năng lượng từ thế giới tự nhiên xung quanh chúng ta.
Các phương pháp khác để tạo ra điện bằng nước mưa
Tính áp điện của nước là một tính chất mà một số vật liệu nhất định có cho phép chúng chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng điện. Trong trường hợp này, năng lượng cơ học được tạo ra bởi những giọt nước rơi trên polyme áp điện. Hệ thống này đến từ Pháp, đặc biệt là từ CEA/Leti-MINATEC, nơi một nhóm các nhà khoa học phát hiện ra rằng có thể tạo ra năng lượng thông qua tác động của mưa.
Nhưng rõ ràng, điều này không hiệu quả với tất cả các vật liệu. Đối với dự án này, họ đã sử dụng giấy bạc PVDF, loại giấy mà họ chắc chắn sẽ hoạt động tốt nhất. Trong tất cả các hệ thống trên, Đây là thiết bị tạo ra lượng điện ít nhất nhưng nghiên cứu đang được tiến hành để cải thiện nó.
Ban đầu, các nhà nghiên cứu tính toán rằng có thể thu được tối đa 1 watt/giờ điện trên một mét khối ở một vùng ở Pháp nơi có nhiều mưa. Nếu những con số này là đúng thì năng lượng được tạo ra sẽ chỉ có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhỏ có mức tiêu thụ thấp.
Tua bin thủy lực tự chế
Ở bên kia đại dương, chúng tôi đến Đại học Công nghệ Mexico, nơi một số sinh viên đã tạo ra một hệ thống tên là "Mưa". Điều này rất hiệu quả vì nó có thể tạo ra điện đồng thời cung cấp nước uống cho gia đình.
Dự án dựa trên công nghệ được sử dụng trong các nhà máy thủy điện, nhưng được điều chỉnh phù hợp với khu vực trong nước, cụ thể hơn là các hộ gia đình có thu nhập thấp. Hệ thống “nước mưa” bao gồm thu nước mưa từ mái nhà bằng đường ống, lọc, lọc và xử lý nước. Sau khi tinh chế, nó đi tới các tua-bin siêu nhỏ, nơi nhờ lực rơi, nó có thể tạo ra điện.
Tất cả điều này được lưu trữ trong pin 12 volt riêng biệt. Lúc này anh ta đến để bật một số đèn LED hoặc một số thiết bị nhỏ. Ý tưởng cuối cùng là tăng hiệu quả và lượng điện được sản xuất để cung cấp năng lượng cho các ngôi nhà.
Từ tuabin đầu tiên có được năng lượng cần thiết, nước đi qua một bộ lọc than hoạt tính khác giúp loại bỏ mọi tạp chất, mùi hôi và hương vị. Bằng cách này, nước được lọc sạch và có thể sử dụng tại nhà.
Tôi hy vọng rằng với thông tin này, bạn có thể tìm hiểu thêm về các cách khác nhau để biến nước mưa thành năng lượng điện.