Instalacija solarnih panela je široko priznata kao jedna od najefikasnijih metoda za iskorištavanje obnovljive energije. Međutim, naučnici su nedavno otkrili novu tehniku koja koristi kišnica kao jednako obećavajuća alternativa za hvatanje, skladištenje i korištenje električne energije. Ova inovativna metoda mogla bi promijeniti način na koji dobijamo energiju u kišnim danima, pružajući održivu opciju kada solarni paneli nisu toliko efikasni.
U ovom članku ćemo vam reći kako se kišnica koristi za proizvodnju električne energije, istražiti najnovija tehnološka dostignuća i pregledati druge načine da iskoristite prednosti ove obnovljive alternative.
Kišnica kao električna energija
Ključ za pretvaranje kišnice u električnu energiju leži u udaru koji stvaraju kapljice kada se sudaraju s prijemčivim površinama. Ovaj udar proizvodi kinetičku energiju, koja se pomoću specijaliziranih uređaja može pretvoriti u električnu energiju. Tačnije, tim istraživača iz Univerzitet Tsinghua je razvio sistem zasnovan na triboelektričnim nanogeneratorima (TENG) za prikupljanje ove energije.
TENG nanogeneratori koriste triboelektrični efekat, koji koristi interakciju između površina za generiranje električne energije nakon kontakta s kapima kiše. Iako su prve verzije ovih sistema imale problema u pogledu efikasnosti, nedavni napredak je značajno poboljšao njihove performanse, dostižući snagu blizu 200 W po kvadratnom metru.
Kako uređaj radi
Ovaj sistem je dizajniran da ublaži jedan od glavnih problema uočenih u prvim modelima nanogeneratora: gubitak energije između gornje i donje elektrode panela. Modificiranjem dizajna uređaja, istraživači su uspjeli riješiti ovaj problem. Zong Li, profesor na Univerzitetu Tsinghua i jedan od vodećih eksponenata u razvoju ovog sistema, predložio je korištenje nekoliko D-TENG nanogeneratori spojeni paralelno, slično rasporedu fotonaponskih ćelija u solarnim panelima.
Upotreba sistema pod nazivom «bridge matrix generator» omogućava povezivanje pojedinačnih ćelija tako da rade nezavisno, smanjujući kapacitet spajanja i maksimizirajući performanse uređaja. Ovaj napredak je doveo do značajnog poboljšanja efikasnosti prikupljanja energije iz kišnih kapi i otvorio vrata mogućnostima za napajanje većih uređaja u bliskoj budućnosti, kao što je električna oprema za domaćinstvo.
Pretvorite kišnicu u električnu energiju
Proces pretvaranja kišnice u električnu energiju temelji se na razlici potencijala koja nastaje kada kapljice udare na nabijenu površinu. Kapljica dobija pozitivan naboj, dok panel dobija negativan naboj, stvarajući električnu energiju. Iako je količina energije dobijena iz jedne kapi neznatna, bridge matrix generator Pomaže u održavanju konstantnog naboja, sprječavajući brzo rasipanje akumulirane energije.
Eksperimenti koje je sproveo tim iz Tsinghua pokazali su da povećanjem debljine površine panela, kapacitivnost spajanja opada, što poboljšava efikasnost sistema. Zahvaljujući ovim poboljšanjima, postignuti učinak je na visini 200 W po kvadratnom metru, što predstavlja značajan napredak u odnosu na prethodne verzije uređaja.
Druge metode za proizvodnju električne energije kišnicom
Iako je D-TENG sistem jedan od najnaprednijih, on nije jedini način dobijanja energije iz kišnice. Postoje i druge alternative kao što je upotreba piezoelektričnost, koji se zasniva na svojstvu određenih materijala da pretvaraju mehaničku energiju u električnu energiju. U ovom slučaju, mehanička energija nastala udarom kapljica na piezoelektrični polimer—kao što je PVDF—pretvara se u električnu energiju. Ova metoda, koju su razvili naučnici iz CEA/Leti-MINATEC u Francuskoj, manje je efikasna od D-TENG-a, ali ostaje aktivno polje proučavanja kako bi se poboljšao kapacitet prikupljanja energije.
Još jedan zanimljiv pristup je pristup a domaća hidraulična mikroturbina, koju su razvili studenti sa Tehnološkog univerziteta u Meksiku. Sistem, nazvan "Rain", prikuplja kišnicu sa krovova domova, filtrira je, pročišćava, a zatim je koristi za okretanje mikroturbine koja proizvodi električnu energiju. Iako je sistem trenutno sposoban da napaja samo male uređaje kao što su LED svjetla, ideja je da se ova vrsta tehnologije može skalirati kako bi osigurala veću količinu energije u budućnosti.
Buduće projekcije i izazovi
Uprkos postignutom napretku, razvoj sistema za korištenje kišnice kao izvora električne energije i dalje se suočava sa značajnim izazovima. Efikasnost TENG, piezoelektričnih i mikroturbinskih generatora se još uvijek poboljšava, a potrebno je više istraživanja kako bi se povećala njihova komercijalna održivost. Međutim, mogućnost prikupljanja obnovljive energije iz obilnih kiša, posebno u regijama sklonim olujama ili bujicama, otvara niz mogućnosti za korištenje ove tehnologije u ruralnim ili urbanim područjima.
Ako se napredak u ovoj oblasti nastavi istim tempom, vjerovatno je da ćemo u bliskoj budućnosti vidjeti hibridne panele koji kombinuju solarna energija i energija kiše, što bi omogućilo maksimalnu proizvodnju električne energije u svim vremenskim uslovima.
Inovacije u korištenju obnovljive energije nastavljaju da napreduju, a upotreba kišnice za proizvodnju električne energije obećava da će biti važan dio energetskog rješenja budućnosti. Sa najnovijim dostignućima u nanogeneratorima i drugim sličnim tehnologijama, približavamo se scenariju u kojem kiše ne služe samo za hranjenje zemlje, već i za uključivanje svjetla.