U okviru proboja na planu prikupljanja energije, koji bi mogao da promeni pravila igre u oblasti obnovljivih izvora, istraživači su pronašli način da uhvate, skladište i iskoriste električnu energiju proizvedenu od strane kišnih kapi, što može dovesti do razvoja kišnih krovnih panela za proizvodnju električne energije.
Prethodni pokušaji da se proizvede struja iz kiše nailazili su na specifične tehničke prepreke, koje su se često činile nemogućim za prevazilaženje, ali istraživači koji stoje iza ove nove metode kažu da su pronašli rešenje koje bi takve kišne ploče konačno moglo učiniti popularnim, možda čak i više od solarnih panela.
Kišni paneli pate od tehničkih ograničenja
Inženjeri odavno znaju za potencijalne mogućnosti proizvodnje električne energije iz kapi kiše. Ova ideja se već nalazi u praktičnoj primeni u hidroelektranama i sistemima za prikupljanje energije talasa, gde kretanje vode generiše električnu energiju.
Međutim, napori da se prikupi energija od kišnih kapi suočili su se s tehničkom preprekom koja je koncept učinila neefikasnim i nepraktičnim. Koristeći nešto što se zove triboelektrični nanogenerator (TENG), inženjeri mogu da sakupe sićušnu, ali merljivu količinu električne energije koju generiše kišna kap, ali kao što se može očekivati, količina energije po kapi kiše je neverovatno mala.
U tehnologijama kao što su solarni paneli (ili čak i „noćni antisolarni paneli“), sličan problem se prevazilazi kombinovanjem niza pojedinačnih solarnih ćelija u jednom kolu, što rezultira punim panelom ćelija koje mogu da sakupljaju veću količinu energije zajedničkim snagama. Nažalost, ovo jednostavno ne funkcioniše za pojedinačne ćelije za prikupljanje kišnih kapi, zbog fenomena koji se zove „kapacitivnost spajanja“, i koji se javlja između gornje i donje elektrode svake ćelije. Kao rezultat toga, gubitak energije je prevelik od ćelije do ćelije, što čini ideju da se napravi puna kišna ploča naizgled nemogućom.
Sada, tim istraživača kaže da je pronašao odgovarajući dizajn, odnosno konfiguraciju koja uveliko smanjuje problem kapacitivnosti spajanja, i za koju tvrde da bi kišne panele za prikupljanje energije mogla učiniti stvarnom u praktičnoj upotrebi.
Izgradnja „kičme“ za prve kišne ploče na svetu
„Iako D-TENG-ovi imaju ultravisoku trenutnu izlaznu snagu, i dalje je teško za jedan D-TENG da kontinuirano snabdeva električnu opremu na nivou megavata. Zbog toga je veoma važno realizovati istovremenu upotrebu višestrukih D-TENG-ova“, rekao je Zong Li, jedan od autora predloženog metoda i profesor na Međunarodnoj postdiplomskoj školi Cinghua Šenžen. „Pozivajući se na dizajn solarnih panela u kojima je više jedinica za generisanje solarne energije povezano paralelno u cilju snabdevanja električnom energijom, mi predlažemo jednostavan i efikasan metod za prikupljanje energije kišnih kapi.“
Da bi njihov sistem bio u stanju da prevaziđe problem kapacitivnosti spajanja, Li i njegov tim su predložili nešto što se zove „generator mosnog niza“, koji koristi elektrode nižeg niza, kako bi ćelije funkcionisale odvojeno u isto vreme smanjujući kapacitivnost.
Objavljen u časopisu iEnergy, ovaj proces izgleda obećavajuće, nudeći novi način da se pojedinačne ćelije rasporede u niz koji može sakupljati i skladištiti energiju za praktičnu upotrebu.
„Kada kapljica padne na površinu panela, nazvanu FEP površina, kapljica postaje pozitivno naelektrisana, a FEP površina negativno naelektrisana“, objašnjava se u saopštenju za javnost u kojem se najavljuje istraživanje. Ovaj naboj, objašnjava Li, toliko je mali da će nakon nekog vremenskog perioda početi da se rasipa, što dovodi do gubitka energije. Međutim, dodavanjem novih generatora mosnog niza u formulu, kažu da su prevazišli ovaj problem.
„Posle dužeg vremena prisustva na površini, naelektrisanja na FEP površini će se postepeno akumulirati do zasićenja“, rekao je Li. „U ovom trenutku, stopa disipacije površinskog naboja FEP-a je uravnotežena s količinom naelektrisanja koju generiše svaki udar kapljice.“
Nakon početnog uspeha, Li i njegov tim su isprobali različite generatore mosnog niza, različite veličine podelektroda i čak eksperimentisali s variranjem veličine samog panela. Prema istraživačima, povećanje debljine FEP površine „dovelo je do smanjenja kapacitivnosti spajanja uz održavanje površinske gustine naelektrisanja, tako da oba ova faktora mogu poboljšati performanse generatora mosnog niza“.
Pretvaranje procesa u praktično prikupljanje i skladištenje energije
Na kraju, tim kaže da se fokusirao na ono što smatra najoptimalnijim dizajnom, kako bi kišne panele učinio praktičnom alternativom ili dopunom solarnim panelima. Konkretno, činilo se da omogućavanje pojedinačnih ćelija da rade nezavisno i pronalaženje prave debljine površine smanjuje kapacitet spajanja u dovoljnoj meri da prikupljanje energije s kišnih panela bude održivo.
„Maksimalna izlazna snaga generatora mosnog niza je skoro 5 puta veća od konvencionalne energije kišne kapi velike površine iste veličine, dostižući 200 vati po kvadratnom metru“, objasnio je Li, „što u potpunosti pokazuje njegove prednosti u sakupljanju energije kišnih kapi na velikim površinama.”
„Rezultati ove studije pružiće izvodljivu šemu za prikupljanje energije kišnih kapi na velikim površinama“, dodao je on.
Izvor: EcoDrive
