آسیانیوز ایران؛ سرویس علم و تکنولوژی:
انرژی تجدیدپذیر همیشه یکی از اصلیترین دغدغههای دانشمندان برای حفظ محیط زیست و کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی بوده است. در این میان، بهرهگیری از منابع طبیعی مانند باران، توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. محققان چینی دانشگاه هوانوردی و فضانوردی نانجینگ، گامی بلند در این مسیر برداشتهاند. آنها موفق به طراحی و ساخت دستگاه شناوری شدهاند که میتواند از قطرات باران برق تولید کند.
این دستگاه با بهرهگیری از یک ایده ساده اما هوشمندانه، آب را به عنوان بخش اصلی ساختار خود به کار گرفته است. این نوآوری نه تنها وزن دستگاه را به میزان قابل توجهی کاهش داده، بلکه هزینه تولید آن را نیز نصف کرده است. یکی از ویژگیهای منحصر به فرد این سیستم، توانایی تولید ولتاژ قابل توجه از هر قطره باران است. هر قطره میتواند تا ۲۵۰ ولت انرژی تولید کند که برای کاربردهای مختلفی قابل استفاده است.
این دستگاه در شرایط مختلف محیطی، از آبهای شیرین گرفته تا آبهای شور و حتی آلوده، عملکرد پایدار خود را حفظ میکند. این ویژگی، امکان استفاده از آن را در محیطهای متنوع فراهم میسازد. نمونه آزمایشی این دستگاه که مساحتی حدود ۰.۳ متر مربع دارد، توانایی روشن کردن ۵۰ چراغ الایدی را به طور همزمان دارد. همچنین، میتواند برای شارژ خازنهای دستگاههای الکترونیکی کوچک مورد استفاده قرار گیرد. اگرچه چالشهایی مانند تفاوت در اندازه و سرعت قطرات باران هنوز وجود دارد، اما این دستگاه به عنوان یک گام مهم در مسیر توسعه انرژیهای تجدیدپذیر شناخته میشود. این نوآوری میتواند راهحلی برای تامین انرژی پایدار در سامانههای نظارت بر محیطهای آبی و دیگر کاربردهای مشابه ارائه دهد.
طراحی نوآورانه و ساختار دستگاه
دستگاه شناور تولید برق از باران، با بهرهگیری از آب به عنوان پایه و الکترود، ساختاری کاملاً متفاوت از نمونههای پیشین دارد. این طراحی باعث کاهش چشمگیر وزن و هزینه تولید شده است. استفاده از آب به جای مواد سنتی مانند فلز یا پلیمر، نه تنها هزینهها را کاهش داده، بلکه انعطافپذیری دستگاه را در محیطهای آبی افزایش داده است. این ویژگی، دستگاه را برای استفاده در شرایط مختلف مناسب ساخته است. ساختار این دستگاه به گونهای است که میتواند به راحتی بر سطح آب شناور بماند و در عین حال، کارایی خود را حفظ کند. این موضوع، امکان استفاده از آن را در دریاچهها، رودخانهها و دیگر محیطهای آبی فراهم میسازد.
مکانیسم تولید انرژی از قطرات باران
مکانیسم تولید انرژی در این دستگاه، بر اساس برخورد قطرات باران با سطح آب درون دستگاه کار میکند. این برخورد، باعث ایجاد ارتعاش و در نهایت تولید انرژی الکتریکی میشود. هر قطره باران با برخورد به سطح آب، میتواند ولتاژی حدود ۲۵۰ ولت تولید کند. این ولتاژ برای استفاده در بسیاری از کاربردهای کوچک و متوسط کافی است. سیستم طراحی شده به گونهای است که میتواند انرژی تولید شده از قطرات متعدد را جمعآوری و ذخیره کند. این ویژگی، امکان استفاده پیوسته از انرژی تولید شده را فراهم میسازد.
پایداری و عملکرد در شرایط مختلف
این دستگاه در شرایط مختلف دما، از سرمای شدید تا گرمای بالا، عملکرد خود را حفظ میکند. این پایداری، امکان استفاده از آن را در مناطق مختلف آب و هوایی فراهم ساخته است. حتی در آبهای با غلظت نمک بالا یا آبهای آلوده، دستگاه کارایی خود را از دست نمیدهد. این ویژگی، آن را برای استفاده در دریاها و دریاچههای آلوده نیز مناسب ساخته است. توانایی دستگاه در حفظ عملکرد در شرایط سخت، نشاندهنده مقاومت و دوام بالای آن است. این موضوع، امکان بهرهبرداری بلندمدت از دستگاه را تضمین میکند.
کاربردهای عملی و نمونههای آزمایشی
نمونه آزمایشی این دستگاه با مساحت ۰.۳ متر مربع، توانایی روشن کردن همزمان ۵۰ چراغ الایدی را دارد. این نمونه، اثربخشی دستگاه را در تامین انرژی برای مصارف کوچک نشان میدهد. از دیگر کاربردهای این دستگاه، شارژ خازنهای مورد استفاده در دستگاههای الکترونیکی کوچک است. این ویژگی، امکان استفاده از آن را در تجهیزات قابل حمل فراهم میسازد. این دستگاه میتواند برای تامین انرژی سامانههای نظارت بر محیطهای آبی، حسگرها و دیگر تجهیزات مشابه مورد استفاده قرار گیرد. این کاربرد، اهمیت دستگاه را در پایش محیط زیست نشان میدهد.
چالشها و چشمانداز آینده
یکی از چالشهای پیش روی این فناوری، تفاوت در اندازه و سرعت قطرات باران است. این تفاوت میتواند بر میزان انرژی تولید شده تأثیر بگذارد. با این حال، پژوهشگران در حال کار بر روی راهحلهایی برای کاهش اثر این چالش هستند. بهبود طراحی دستگاه و بهینهسازی مکانیسم تولید انرژی، از جمله این راهحلها است. چشمانداز آینده این فناوری، گسترش استفاده از آن در مقیاس بزرگ و ادغام آن با دیگر منابع انرژی تجدیدپذیر است. این امر میتواند نقش مهمی در تحول سیستمهای انرژی ایفا کند.