پژوهشگران با رویکردی متفاوت از نیروگاه‌های آبی سنتی، موفق به تولید الکتریسیته از حرکت ساده قطرات آب در لوله شده‌اند. این دستاورد، راهی نویدبخش برای دستیابی به انرژی پاک در محیط‌های شهری ارائه می‌دهد.
تولید معمول برق از طریق چرخش توربین‌ها توسط جریان‌های بزرگ آب صورت می‌گیرد، که نیازمند منابع آبی وسیعی مانند رودخانه‌ها است. در مقابل، حرکت آب در مقیاس‌های کوچکتر، نظیر بارش باران یا جریان قطره‌ای، پتانسیلی دارد که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این پتانسیل ناشی از پدیده‌ای به نام “جداسازی بار الکتریکی” است؛ هنگامی که آب با سطوح خاصی تماس پیدا کرده و حرکت می‌کند، بارهایی در سطح آب و لوله ایجاد می‌شود که می‌توان از آن‌ها برای تولید برق بهره برد.
تحقیقات نشان داده است که راندمان این روش در حالت عادی بسیار پایین است، زیرا تنها سطح تماس آب با دیواره لوله در تولید برق موثر است. برای افزایش این سطح تماس، پیش‌تر از کانال‌های بسیار باریک استفاده شده بود، اما جریان طبیعی آب قادر به عبور از چنین کانال‌هایی نیست و پمپ کردن آب به داخل آن‌ها، انرژی بیشتری از انرژی تولیدی مصرف می‌کند. به همین دلیل، گروهی از محققان دانشگاه ملی سنگاپور، از جمله دکتر سیو لینگ سو و همکارانش، تصمیم گرفتند روشی جدید را آزمایش کنند: استفاده از لوله‌هایی با قطر بزرگتر که امکان عبور باران طبیعی از آن‌ها وجود داشته باشد.
آن‌ها لوله‌ای پلاستیکی به ارتفاع حدود ۳۲ سانتی‌متر و قطر ۲ میلی‌متر طراحی کردند. قطرات آب از طریق یک سوزن فلزی در بالای لوله به داخل آن چکه می‌کردند و به دلیل برخورد مستقیم با سطح داخلی لوله، به جای جریان پیوسته، الگویی به نام “جریان شاخه‌ای” یا “پلاگ‌فلو” شکل می‌گرفت؛ این ساختار شامل ستون‌های کوتاه آب بود که توسط فضاهای پر از هوا از یکدیگر جدا می‌شدند. این آرایش، میزان جداسازی بار الکتریکی را در طول لوله افزایش داد. برای جمع‌آوری بار تولید شده، دو سیم در بالا و پایین لوله قرار داده شدند.
نتایج آزمایش‌های منتشر شده توسط انجمن شیمی آمریکا (ACS) نشان داد که این روش قادر است بیش از ۱۰ درصد انرژی پتانسیل قطرات آب را به الکتریسیته تبدیل کند. همچنین، میزان برق تولیدی در این حالت، بیش از ۵ برابر بیشتر از زمانی بود که آب به صورت پیوسته جریان داشت. نکته قابل توجه این است که سرعت قطرات آب در این آزمایش بسیار کمتر از سرعت باران واقعی بود، که نشان می‌دهد این فناوری می‌تواند در شرایط بارندگی طبیعی عملکرد بهتری داشته باشد.
در یک آزمایش دیگر، با عبور همزمان آب از دو لوله، میزان برق تولید شده دو برابر شد. بر این اساس، محققان از چهار لوله استفاده کردند و توانستند به مدت ۲۰ ثانیه، ۱۲ چراغ LED را روشن نگه دارند. این دستاورد نشان می‌دهد که انرژی حاصل از پلاگ‌فلو می‌تواند به روشی ساده‌تر و با هزینه کمتری نسبت به نیروگاه‌های آبی سنتی به دست آید و برای استفاده در محیط‌های شهری مانند پشت‌بام ساختمان‌ها مناسب باشد.
اهمیت این فناوری در سادگی ساختار آن نهفته است؛ در واقع، بدون نیاز به پمپ یا توربین، تنها با یک لوله ساده و طراحی هوشمندانه می‌توان از باران برق تولید کرد.
این ایده، به ویژه برای مناطق شهری یا مناطقی با میزان بارندگی متوسط، می‌تواند کاربردی و قابل توسعه باشد. علاوه بر این، در شرایط بحرانی یا مناطقی که دسترسی به شبکه برق محدود است، این فناوری می‌تواند به عنوان یک راه حل سریع و موثر مطرح شود.
اخبار روز جهان را در مجله تدبیرگران بخوانید