تولید انرژی تجدیدپذیر از باران: دستاوردی نوین در سنگاپور

استفاده از انرژی باران: نوآوری محققان سنگاپوری

پژوهشگران دانشگاه ملی سنگاپور موفق به توسعه روشی نوآورانه برای تولید انرژی پاک شده‌اند: تولید برق از حرکت قطره‌های آب شبیه باران درون یک لوله عمودی. این فناوری پیشگامانه توانست در آزمایشگاه ۱۲ چراغ LED را روشن کند و چشم‌اندازی تازه برای تامین انرژی تجدیدپذیر در شهرها فراهم آورد.

فناوری تبدیل باران به برق چگونه عمل می‌کند؟

این فناوری بر پایه پدیده «جدا شدن بار الکتریکی» توسعه یافته است؛ شبیه حالتی که با مالش بادکنک به پوست، الکتریسیته ساکن ایجاد می‌شود. در این روش، حرکت قطره‌های آب بر روی سطوح خاص باعث انتقال و جداسازی بارهای الکتریکی می‌شود. بر اساس پژوهشی که لیدینگ سئو لینگ سو و همکارانش در نشریه ACS Central Science منتشر کرده‌اند، از الگویی خاص از جریان آب به نام “جریان شاخه‌ای” (plug flow) استفاده شده است. در این مدل، ستون‌های کوتاه آب همراه با فواصل هوا در لوله عمودی حرکت می‌کنند و به این ترتیب، حرکت آنها موجب ایجاد بارهای الکتریکی متناوب روی دیواره داخلی لوله می‌شود.

کاربردهای آزمایشگاهی تا پتانسیل واقعی

برخلاف نیروگاه‌های برق‌آبی سنتی که به حجم زیاد و جریان سریع آب نیاز دارند، این روش برای حجم کم آب و جریان آهسته طراحی شده است. پس از حرکت قطره‌ها درون لوله، بارهای جداشده جمع‌آوری شده و به برق قابل استفاده تبدیل می‌شوند. آب جمع‌آوری‌شده در مخزن پایین لوله نیز به سیستم بازمی‌گردد و هیچ آبی هدر نمی‌رود.

هرچند «جداسازی بار الکتریکی» پدیده‌ای شناخته‌شده است که معمولاً توان خروجی کمی دارد (زیرا فقط سطح تماس مایع با سطح انرژی تولید می‌کند)، تیم سنگاپوری با طراحی سطح و سیستم جریان ویژه خود توانسته این محدودیت را رفع کرده و راندمان تبدیل انرژی را بهبود دهد.

عملکرد، کاربردها و چشم‌انداز آینده

نتایج آزمایشگاهی نشان دادند که بیش از ۱۰ درصد از انرژی جنبشی قطرات سقوط‌کننده به برق قابل استفاده تبدیل می‌شود. این موفقیت در حالی به‌دست آمده که سرعت حرکت قطرات در آزمایش‌ها کمتر از سرعت بارش واقعی باران بود؛ بنابراین احتمالا این فناوری در شرایط واقعی راندمان بیشتری خواهد داشت.

به گفته پژوهشگران، ساخت و نگهداری ساده این سیستم نسبت به نیروگاه‌های برق‌آبی بزرگ، این فناوری را برای نصب روی پشت‌بام خانه‌ها و ساختمان‌ها در مناطق شهری مناسب می‌کند. این پیشرفت می‌تواند به شهرهایی که دسترسی محدودی به منابع آبی بزرگ دارند اجازه دهد تا از بارش باران برای تولید انرژی پایدار و تجدیدپذیر بهره‌مند شوند.

جمع‌بندی

نوآوری تبدیل انرژی باران به برق در سنگاپور گامی امیدوارکننده به سوی تولید غیرمتمرکز و پاک انرژی در محیط‌های شهری است. با تبدیل کارآمد انرژی جنبشی قطرات باران به برق، این فناوری می‌تواند سهم قابل توجهی در سبد انرژی تجدیدپذیر جهانی ـ به ویژه در شهرهای با محدودیت فضا و منابع ـ ایفا کند. ادامه تحقیقات و بهینه‌سازی این سیستم، کلید گسترش و موفقیت بیشتر آن در مسیر توسعه پایدار شهری خواهد بود.