تولید برق از آب باران: روش جدیدی که نویدبخش است

قطرات کوچک آب ممکن است به عنوان تولیدکننده انرژی برق نیروگاهی به نظر نرسند، اما یک روش جدید نشان می‌دهد که چگونه لوله‌های ساده می‌توانند آب باران را به منبع انرژی تبدیل کنند. این روش، در آزمایش‌ها توانست ۱۲ چراغ LED را روشن کند.

وقتی صحبت از تولید انرژی پاک از طریق آب به میان می آید، مطمئناً انرژی برق آبی اولین چیزی است که به ذهن خطور می‌کند. اما مشکل توربین‌های تأسیسات برق آبی این است که برای کار به جریان‌های زیادی از آب نیاز دارند، بنابراین مکان‌ نصب آنها محدود است. انرژی موج نیز به طور پیوسته در حال محبوب شدن است، اما باز هم، این نوع تولید برق بسیار مکان‌محور است.

اما نوع دیگری از آب وجود دارد که تقریباً تمام سیاره ما را بلاخره زمانی شاهد آن خواهد بود: قطرات باران. 

حالا محققان دانشگاه ملی سنگاپور نشان داده‌اند که ممکن است راهی برای تولید برق تنها با هدایت قطرات آب به روشی خاص وجود داشته باشد.

سیولینگ سو، نویسنده ارشد این مطالعه جدید، می‌گوید: «آبی که از طریق یک لوله عمودی بریزد، با استفاده از یک الگوی خاص جریان آب، مقدار قابل توجهی برق تولید می‌کند. این الگوی *جریان پلاگ می‌تواند امکان برداشت انرژی از باران را برای تولید برق پاک و تجدیدپذیر فراهم کند.»

(*جریان پلاگ: در مکانیک سیالات به گونه خاصی از جریان سیال در لوله گفته می‌شود که در آن پروفیل سرعت در تمامی قسمت‌های لوله یکسان بوده و به عبارتی از تاثیرات تنشی بین لایه‌های سیال و بین سیال و دیواره صرف نظر شده‌است.جریان پلاگ زمانی ایجاد می‌شود که ضخامت لایه مرزی بسیار کمتر از قطر لوله باشد.

الگویی که سیولینگ سو به آن اشاره می‌کند از طریق یک دستگاه شبیه‌سازی آب باران در آزمایشگاه این تیم تحقیقاتی ایجاد شده است. محققان برجی را ایجاد کردند که در بالای آن یک سوزن فلزی قرار داشت و اجازه می داد قطرات آب به اندازه باران از آن خارج شوند. آنها در زیر این سوزن، یک لوله به ارتفاع ۳۲ سانتی‌متر (۱۲ اینچ) با قطر ۲ میلی‌متر (۰.۰۷ اینچ) قرار دادند. این لوله از یک پلیمر رسانای الکتریکی ساخته شده بود. وقتی قطرات به بالای این لوله برخورد می‌کردند، به قطعاتی شکسته می‌شدند که بین هر کدام از آنها هوا وجود داشت، الگویی که به عنوان *جریان پلاگ شناخته می‌شود. با حرکت هوا و آب در لوله‌ها، بارهای الکتریکی موجود در آب از هم جدا می شدند و سیم‌های متصل به بالای لوله و ظرف جمع‌آوری آب زیر لوله، برق حاصل را برداشت می کردند. سیستم جریان پلاگ پنج برابر مؤثرتر از سیستمی بود که با جریان ثابت آب آزمایش شده بود. این الگو در نهایت توانست حدود 10درصد از انرژی حاصل از ریزش آب را به برق تبدیل کند.

آزمایش‌های بیشتر نشان داد که استفاده از دو لوله، تولید برق را دو برابر می‌کند. مقدار برقی که برای روشن کردن مداوم 12 چراغ LED  به مدت 20 ثانیه کافی است. اگرچه برق تولیدی از طریق این روش مثل سدهای بزرگ و معروف نیست، ولی محققان بر این باورند که سیستم آنها در نهایت می‌تواند به صورت عمده در مناطقی مانند پشت بام‌های شهری نصب شود و به تأمین انرژی پاک کل ساختمان کمک کند. آنها همچنین می‌گویند که قطرات آبی که از طریق سیستم آنها جریان می‌یابند با سرعت بسیار کمتری نسبت به بارندگی واقعی کار می‌کنند، بنابراین سیستم آنها باید در شرایط واقعی و فضای باز به خوبی، یا حداقل بهتر از شرایط آزمایشگاهی، کار کند.

این تحقیق در مجله علمی معتبر ACS Central Science  منتشر شده است.

منبع: انجمن شیمی آمریکا

نویسنده: مایکل فرانکو