پژوهشگران چینی موفق به طراحی دستگاهی شناور برای تولید برق از بارش باران شدهاند؛ نوآوریای که میتواند مسیر استفاده از انرژیهای تجدیدپذیر را متحول کند. این سامانه با استفاده از آب طبیعی بهعنوان بخش اصلی ساختار خود، انرژی الکتریکی قابلتوجهی از برخورد قطرات باران تولید میکند و در عین حال وزن و هزینه ساخت را بهطور چشمگیری کاهش میدهد.
این تحقیق توسط تیمی از دانشمندان دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ انجام شده و نتایج آن در نشریه National Science Review منتشر شده است.
رویکردی نو در تولید انرژی از باران
ژنراتورهای سنتی تولید برق از قطرات باران معمولاً ساختاری سنگین و گرانقیمت دارند و کارایی محدودی ارائه میدهند. در این سامانهها، قطرات باران به سطحی دیالکتریک برخورد میکنند که روی یک پایه جامد و فلزی قرار دارد. هرچند چنین سیستمهایی میتوانند ولتاژهای بالا تولید کنند، اما به دلیل استفاده از مواد سخت و گران، برای کاربردهای وسیع مقرونبهصرفه نیستند.
اما در فناوری جدید، دستگاه بهصورت مستقیم روی آب شناور میماند و خود آب بهطور همزمان نقش پایه نگهدارنده و الکترود رسانا را بر عهده دارد. این طراحی خلاقانه باعث شده وزن مواد تا ۸۰ درصد و هزینه ساخت تا ۵۰ درصد کاهش یابد، بدون آنکه از توان الکتریکی آن کاسته شود.
عملکرد دستگاه چگونه است؟
هنگام بارش، قطرات باران روی سطح دیالکتریک شناور فرود میآیند. ویژگیهای طبیعی آب مانند کشش سطحی بالا و عدم امکان فشردهسازی، پایداری مکانیکی لازم را برای جذب ضربه هر قطره فراهم میکنند.
در همین حال، یونهای موجود در آب بهعنوان حاملهای بار الکتریکی عمل کرده و امکان تولید ولتاژ تا ۲۵۰ ولت برای هر قطره باران را فراهم میکنند.
این فناوری علاوه بر بازدهی بالا، دوام چشمگیری نیز دارد. آزمایشها نشان دادهاند که دستگاه در شرایط مختلف مانند تغییر دما، غلظت نمک، یا حتی آلودگیهای طبیعی در آب دریاچهها نیز عملکرد پایدار خود را حفظ میکند.
مقیاسپذیری و کاربردهای آینده
یکی از مهمترین مزیتهای این ژنراتور شناور، قابلیت مقیاسپذیری آن است. محققان نشان دادهاند که تنها یک دستگاه با سطح ۰.۳ مترمربع قادر است بهطور همزمان ۵۰ چراغ LED را روشن کند. این سیستم همچنین میتواند خازنها را شارژ کرده و انرژی مورد نیاز تجهیزات الکترونیکی کوچک یا حسگرهای بیسیم را تأمین کند.
بهدلیل ساختار سبک و شناور، این فناوری میتواند در دریاچهها، رودخانهها و مناطق ساحلی به کار گرفته شود و بهعنوان منبعی پایدار برای تولید برق تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد.
چالشها و مسیر آینده
هرچند نتایج اولیه بسیار امیدوارکننده است، اما پژوهشگران تأکید دارند که هنوز برخی چالشها برای استفاده گسترده از این فناوری وجود دارد. تغییر اندازه و سرعت قطرات باران در شرایط واقعی میتواند بر میزان تولید انرژی تأثیر بگذارد. با این حال، ساخت نمونهای قابلاستفاده، مقاوم و کمهزینه از این ژنراتور شناور، گامی مهم در مسیر توسعه فناوریهای نوین انرژی سبز محسوب میشود.
