Tạo ra điện từ mưa: Cuộc cách mạng năng lượng tái tạo

GD&TĐ - Một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore đã có phát hiện đáng chú ý: Mưa có thể trở thành một nguồn điện tiềm năng.



Bằng cách sử dụng công nghệ tách điện tích từ nước rơi, họ đã thành công trong việc tạo ra điện từ những giọt nước, mở ra một hướng đi mới cho ngành năng lượng tái tạo.

Công nghệ của Đại học Quốc gia Singapore không chỉ mang lại một cách tiếp cận mới để khai thác năng lượng mà còn giúp mở rộng khả năng sản xuất điện ở những nơi có lượng nước nhỏ, không đủ để vận hành các hệ thống thủy điện truyền thống. Phát hiện này có thể mang lại tác động lớn đối với các thành phố, nơi không có sông lớn nhưng lại có lượng mưa đáng kể trong năm.

Biến nước chảy thành điện

Để hiểu cách hệ thống này hoạt động, chúng ta cần xem xét nguyên tắc cơ bản của tĩnh điện. Khi 2 vật liệu tiếp xúc với nhau, sự phân bố điện tích trên bề mặt của chúng sẽ bị thay đổi. Đây là lý do tại sao khi cọ xát một quả bóng bay vào tóc, nó có thể hút những sợi tóc lên do tĩnh điện. Các nhà nghiên cứu đã tận dụng hiện tượng này để sản xuất điện từ nước chảy.

Trong thí nghiệm, họ thiết kế một ống thẳng đứng, nơi nước di chuyển theo một mô hình dòng chảy đặc biệt gọi là “dòng chảy dạng phích cắm”. Khi nước rơi xuống, nó tạo thành những cột nước ngắn, xen kẽ với túi khí. Chính mô hình này giúp tối ưu hóa quá trình tách điện tích, tăng cường khả năng thu thập năng lượng. Kết quả cho thấy hệ thống có thể sản xuất đủ điện để thắp sáng 12 bóng đèn LED.

Siowling Soh - tác giả của nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học ACS Central Science, cho biết, mô hình dòng chảy dạng phích cắm này có thể cho phép thu thập năng lượng mưa để tạo ra điện sạch và tái tạo.

Điều đáng chú ý của phương pháp là nó không cần dòng nước mạnh hoặc liên tục, mà chỉ yêu cầu nước chảy qua một bề mặt có thể dẫn điện để tạo ra năng lượng. Điều này mở ra cơ hội cho các khu vực có lượng mưa dồi dào nhưng không có nguồn nước lớn.



Giải pháp năng lượng cho đô thị

Một trong những thách thức chính của công nghệ tách điện tích là diện tích thu thập năng lượng bị hạn chế bởi bề mặt mà nước chảy qua. Vì thế, nhóm nghiên cứu đã cải tiến thiết kế bằng cách dẫn nước từ một tháp xuống qua một bề mặt kim loại, sau đó phun các giọt nước nhỏ vào lỗ một ống polymer thẳng đứng.

Khi những giọt nước va chạm vào đầu ống, chúng tạo ra dòng chảy dạng phích cắm. Khi nước chảy xuống bên trong ống, các điện tích tách ra. Sau đó, nước được thu thập trong một cốc bên dưới ống. Các dây được đặt ở đầu ống và trong cốc sẽ thu được điện.

Nhờ vào cấu trúc đặc biệt này, hệ thống có thể chuyển đổi hơn 10% năng lượng từ nước rơi thành điện. Điều thú vị là tốc độ giọt nước được thử nghiệm chậm hơn nhiều so với mưa tự nhiên.

Nếu công nghệ này được triển khai thực tế, lượng điện sản xuất có thể lớn hơn đáng kể, mang lại giá trị cao hơn cho các ứng dụng đô thị. Máy thu năng lượng mưa có thể được lắp đặt trên mái nhà để sản xuất điện từ nước mưa.

Nghiên cứu của Đại học Quốc gia Singapore đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc tìm kiếm các nguồn năng lượng tái tạo mới. Nếu công nghệ được phát triển rộng rãi, chúng ta có thể chứng kiến một thế giới nơi mỗi giọt mưa đều đóng góp vào việc sản xuất điện. Điều này không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

Các nhà khoa học tin rằng việc triển khai máy thu năng lượng mưa sẽ mang lại giải pháp thân thiện với môi trường và dễ bảo trì, phù hợp với không gian đô thị. Trong tương lai, những công trình nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tăng hiệu suất chuyển đổi điện và mở rộng ứng dụng của công nghệ này trên quy mô lớn.



Bằng cách sử dụng công nghệ tách điện tích từ nước rơi, họ đã thành công trong việc tạo ra điện từ những giọt nước, mở ra một hướng đi mới cho ngành năng lượng tái tạo.

Công nghệ của Đại học Quốc gia Singapore không chỉ mang lại một cách tiếp cận mới để khai thác năng lượng mà còn giúp mở rộng khả năng sản xuất điện ở những nơi có lượng nước nhỏ, không đủ để vận hành các hệ thống thủy điện truyền thống. Phát hiện này có thể mang lại tác động lớn đối với các thành phố, nơi không có sông lớn nhưng lại có lượng mưa đáng kể trong năm.

Biến nước chảy thành điện

Để hiểu cách hệ thống này hoạt động, chúng ta cần xem xét nguyên tắc cơ bản của tĩnh điện. Khi 2 vật liệu tiếp xúc với nhau, sự phân bố điện tích trên bề mặt của chúng sẽ bị thay đổi. Đây là lý do tại sao khi cọ xát một quả bóng bay vào tóc, nó có thể hút những sợi tóc lên do tĩnh điện. Các nhà nghiên cứu đã tận dụng hiện tượng này để sản xuất điện từ nước chảy.

Trong thí nghiệm, họ thiết kế một ống thẳng đứng, nơi nước di chuyển theo một mô hình dòng chảy đặc biệt gọi là “dòng chảy dạng phích cắm”. Khi nước rơi xuống, nó tạo thành những cột nước ngắn, xen kẽ với túi khí. Chính mô hình này giúp tối ưu hóa quá trình tách điện tích, tăng cường khả năng thu thập năng lượng. Kết quả cho thấy hệ thống có thể sản xuất đủ điện để thắp sáng 12 bóng đèn LED.

Siowling Soh - tác giả của nghiên cứu được công bố trên tạp chí khoa học ACS Central Science, cho biết, mô hình dòng chảy dạng phích cắm này có thể cho phép thu thập năng lượng mưa để tạo ra điện sạch và tái tạo.

Điều đáng chú ý của phương pháp là nó không cần dòng nước mạnh hoặc liên tục, mà chỉ yêu cầu nước chảy qua một bề mặt có thể dẫn điện để tạo ra năng lượng. Điều này mở ra cơ hội cho các khu vực có lượng mưa dồi dào nhưng không có nguồn nước lớn.



Giải pháp năng lượng cho đô thị

Một trong những thách thức chính của công nghệ tách điện tích là diện tích thu thập năng lượng bị hạn chế bởi bề mặt mà nước chảy qua. Vì thế, nhóm nghiên cứu đã cải tiến thiết kế bằng cách dẫn nước từ một tháp xuống qua một bề mặt kim loại, sau đó phun các giọt nước nhỏ vào lỗ một ống polymer thẳng đứng.

Khi những giọt nước va chạm vào đầu ống, chúng tạo ra dòng chảy dạng phích cắm. Khi nước chảy xuống bên trong ống, các điện tích tách ra. Sau đó, nước được thu thập trong một cốc bên dưới ống. Các dây được đặt ở đầu ống và trong cốc sẽ thu được điện.

Nhờ vào cấu trúc đặc biệt này, hệ thống có thể chuyển đổi hơn 10% năng lượng từ nước rơi thành điện. Điều thú vị là tốc độ giọt nước được thử nghiệm chậm hơn nhiều so với mưa tự nhiên.

Nếu công nghệ này được triển khai thực tế, lượng điện sản xuất có thể lớn hơn đáng kể, mang lại giá trị cao hơn cho các ứng dụng đô thị. Máy thu năng lượng mưa có thể được lắp đặt trên mái nhà để sản xuất điện từ nước mưa.

Nghiên cứu của Đại học Quốc gia Singapore đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc tìm kiếm các nguồn năng lượng tái tạo mới. Nếu công nghệ được phát triển rộng rãi, chúng ta có thể chứng kiến một thế giới nơi mỗi giọt mưa đều đóng góp vào việc sản xuất điện. Điều này không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn góp phần giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

Các nhà khoa học tin rằng việc triển khai máy thu năng lượng mưa sẽ mang lại giải pháp thân thiện với môi trường và dễ bảo trì, phù hợp với không gian đô thị. Trong tương lai, những công trình nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tăng hiệu suất chuyển đổi điện và mở rộng ứng dụng của công nghệ này trên quy mô lớn.