Tim naučnika sa Ulsan National Institute of Science&Technology (UNIST) iz Južne Koreje razvio je novo rešenje koje omogućava da se energija kišnih kapi pretvori u električne signale, otvarajući put ka autonomnim sistemima za upravljanje kišnicom i prevenciju poplava u urbanim sredinama.
Ilustracija (Foto: Pixabay)
Na čelu istraživačkog projekta je Young-Bin Park, profesor na Odeljenju za mašinstvo pri UNIST-u. Njegov tim osmislio je generator zasnovan na kapima (DEG - droplet electricity generator) izrađen od polimera ojačanog ugljeničnim vlaknima (CFRP).
Uređaj, nazvan Superhydrophobic Fiber-Reinforced Polymer Droplet Electricity Generator (S-FRP-DEG), koristi kinetičku energiju kišnih kapi koje padaju na superhidrofobnu površinu da bi proizveo električnu struju - bez potrebe za spoljnim napajanjem.
Oglas
Kako kiša pokreće struju?
Proces proizvodnje struje sličan je statičkom elektricitetu: pozitivno naelektrisana kap kiše dolazi u kontakt sa negativno naelektrisanom površinom generatora. U trenutku odvajanja kapi, dolazi do prenosa naboja, što stvara električni impuls kroz ugrađena ugljenična vlakna. Ova reakcija se dešava gotovo momentalno, omogućavajući brzo generisanje energije.
Za razliku od tradicionalnih droplet-generatora izrađenih od metala - koji vremenom podležu koroziji usled izloženosti vlazi i zagađivačima iz urbanog okruženja - UNIST-ov CFRP uređaj održava stabilne performanse čak i u nepovoljnim vremenskim uslovima.
Materijal je lagan, izuzetno čvrst, otporan na koroziju i pogodan za dugotrajnu upotrebu na otvorenom, što ga čini idealnim za montažu na krovovima i odvodnim cevima u gradskim sredinama.
Dodatno, efikasnost uređaja povećana je primenom površinske teksture i premaza inspirisanog listom lotosa, koji pojačava odbijanje vode i sprečava nakupljanje prljavštine.
Testiranja u laboratoriji i na terenu
Tokom laboratorijskih ispitivanja, pojedinačna kap zapremine oko 92 mikrolitra bila je u stanju da generiše do 60 volti napona i nekoliko mikroampera struje. Priključenjem četiri jedinice u niz, sistem je uspeo da privremeno napaja čak 144 LED sijalice, čime je potvrđena mogućnost skaliranja rešenja.
Tehnologija je dodatno verifikovana u realnim uslovima, instaliranjem uređaja na krovove zgrada i odvodne cevi. Tokom testiranja, primećeno je da se intenzitet i učestalost električnih signala povećavaju u skladu sa jačinom padavina, omogućavajući sistemu da razlikuje slabu, umerenu i jaku kišu, kao i da automatski aktivira pumpe za odvodnjavanje kada je to potrebno.
Prema rečima Parka, ovakva tehnologija omogućava infrastrukturnim sistemima u gradovima da prate padavine i reaguju na opasnosti od poplava koristeći isključivo energiju kiše. On je dodao da se u budućnosti ova tehnologija može primeniti i u mobilnosti - uključujući vozila i avione - gde se CFRP materijali već široko koriste.
Uređaj budućnosti za pametne gradove
Objavljeni rezultati istraživanja predstavljeni su u prestižnom naučnom časopisu Advanced Functional Materials, naglašavajući potencijal ove tehnologije za integraciju u pametne urbane sisteme.
Pored energetske samostalnosti, ovaj inovativni pristup donosi mogućnost preciznog odgovora na klimatske izazove kao što su ekstremne padavine i sve češće poplave u urbanim sredinama.
Primena S-FRP-DEG sistema u građevinskoj infrastrukturi mogla bi značiti veliku prekretnicu u načinu na koji projektujemo krovove, odvodne sisteme i druge elemente urbane hidrotehnike.
Umesto pasivnih površina koje samo propuštaju vodu, gradovi bi mogli da dobiju aktivne komponente koje koriste prirodne procese za stvaranje energije i prevenciju štete.
