Vand falder på jorden hver dag som regn, og nu ser forskere ud til at have fundet en måde at bruge det til at skabe vedvarende elektricitet
Et system, der skaber elektricitet fra regn, kunne en dag tilføjes til hustagene
Vanddråber, der falder gennem et rør, har genereret nok elektricitet til strøm 12 LED -lys. En sådan tilgang kunne en dag bruges i tagbaserede systemer til at høste masser af ren kraft fra regn.
”Regn falder på jorden hver dag. Al energi spildes på grund af manglen på et system til at høste regnenergi,” siger Siowling Soh ved National University of Singapore.
Normalt, når vi genererer elektricitet fra vand, bruger vi bevægelsen af masser af det til at drive en turbin i en flod, havet eller endda i drikkevandsrør. Men vand, der flyder over en elektrisk ledende overflade, kan generere sin egen elektriske ladning gennem en proces kaldet ladningsadskillelse. Dette er drevet af positivt ladede protoner af vandmolekylerne, der opholder sig i væsken og negativt ladede elektroner, der doneres til overfladen, ligesom du kan generere statisk elektricitet ved at gnide en ballon på dit hår.
Fænomenet er normalt en ineffektiv måde at generere elektricitet på, fordi den elektriske ladning kun oprettes på overfladen, rører vandet, og hvis du bruger mikro- eller nanoskala -kanaler for at øge overfladearealet, ender du med at kræve mere energi til at pumpe vandet ind i dem, end du kommer ud igen.
Nu har Soh og hans kolleger skabt en simpel opsætning, der er afhængig af tyngdekraften for at bevæge vand ned ad et lodret rør, der er 32 centimeter højt med en indre diameter på 2 millimeter.
Vand strømmer ud af bunden af en beholder via en vandret, rustfri stålnål og falder derefter mod røret nedenfor. Når de regnlignende vanddråber kolliderer øverst på røret, fanger de lommer af luft og skaber det, der kaldes en stikstrøm, når de falder. Denne usammenhængende strømning ser ud til at hjælpe de elektriske ladninger af vandmolekylerne adskilt, når de rejser ned ad røret. Ledninger øverst og bunden af røret høster derefter den genererede elektricitet.
I et eksperiment producerede et rør 440 mikrobølger. Da forskerne brugte fire rør på én gang, kunne de drive 12 LED’er i 20 sekunder.
”Vi kan for første gang høste regnenes energi eller andre naturlige kilder såsom floder eller vandfald via ladningsseparation ved det faste væske-interface,” siger Soh.
Mængden af genereret elektricitet virker muligvis ikke særlig imponerende, men SOH siger, at opsætningen konverterede mere end 10 procent af energien i vandet, der falder gennem rørene til elektricitet, hvilket er fem størrelsesordener mere elektricitet end opnået fra vand, der flyder gennem rørene i en kontinuerlig strøm.
”Regn falder fra et par kilometer op på himlen til jorden, så der er meget plads i tredimensionelt rum til at høste regnenergi,” siger han. Dette antyder, at systemet kunne bruges til at generere elektricitet fra regn, måske på hustagene.
”Hvis det kunne udvikles på en måde, der kunne være nyttig på hus-for-hus-basis, kan det være en virkelig nyttig ting,” siger Shannon Ames ved Low Impact Hydropower Institute i Boston.