Kada kapi kiše padaju sa neba, one mogu proizvesti malu količinu energije koja se može sakupiti i pretvoriti u električnu energiju. To je mala verzija hidroenergije, koja koristi kinetičku energiju pokretne vode za proizvodnju električne energije. Istraživači su predložili da bi energija prikupljena od kišnih kapi mogla biti potencijalni izvor čiste, obnovljive energije. Međutim, ovu tehnologiju je bilo teško razviti u velikim razmerama, što je ograničilo njenu praktičnu primenu.
Da bi prikupio energiju kapi kiše, pokazalo se da uređaj nazvan triboelektrični nanogenerator (TENG), koji koristi elektrifikaciju tečno-čvrstog kontakta, uspešno sakuplja električnu energiju iz kapi kiše. Ova tehnologija takođe uspešno sakuplja energiju iz talasa i drugih oblika tečno-čvrstog stvaranja triboelektrične energije.
Međutim, TENG zasnovani na kapljicama (D-TENG) imaju tehničko ograničenje povezivanja više od jednog od ovih panela zajedno, što smanjuje ukupnu izlaznu snagu. Nedavno objavljen rad opisuje kako modeliranje D-TENG panela nakon nizova solarnih panela čini sakupljanje energije kišnih kapi efikasnijim, proširujući njegovu primenu.
Rad je objavljen u iEnergy.
„Iako D-TENG-ovi imaju ultra-visoku trenutnu izlaznu snagu, i dalje je teško za jedan D-TENG da kontinuirano snabdeva električnu opremu na nivou megavata. Zbog toga je veoma važno da se realizuje istovremeno korišćenje više D-TENG-ova“, rekao je Zong Li, profesor na Tsinghua Shenzhen Shenzhen Univerzitetu u Tsinghen International Gradu.
„Pozivajući se na dizajn solarnih panela u kojima je više jedinica za proizvodnju solarne energije povezano paralelno za snabdevanje opterećenjem, mi predlažemo jednostavan i efikasan metod za prikupljanje energije kišnih kapi.“
Kada je povezano više D-TENG-ova, postoji nenamerni kapacitet spajanja između gornje i donje elektrode panela. Ova nenamerna kapacitivnost spajanja smanjuje izlaznu snagu D-TENG nizova. Da bi se smanjio efekat ovog problema, istraživači su predložili generatore mrežnih nizova, koji koriste niz niže elektrode da bi smanjili uticaj kapacitivnosti.
Kada kapi kiše padaju na površinu panela, proces koji se zove triboelektrifikacija proizvodi i skladišti energiju kiše. Kada kapljica padne na površinu panela, nazvanu FEP površina, kapljica postaje pozitivno naelektrisana, a FEP površina negativno naelektrisana.
„Količina naelektrisanja koju generiše svaka kapljica je mala i površinski naboj na FEP-u će se postepeno raspršiti. Posle dužeg vremena na površini, naelektrisanja na površini FEP-a će se postepeno akumulirati do zasićenja“, rekao je Li. „U ovom trenutku, stopa disipacije površinskog naboja FEP-a je uravnotežena sa količinom naelektrisanja koju generiše svaki udar kapljice.“
Da bi se demonstrirao uspeh generatora mosnog niza sa nižim elektrodama niza, konvencionalni D-TENG je upoređen sa generatorima mosnog niza. Istraživači su takođe uporedili performanse generatora mosta sa različitim veličinama podelektroda.
Debljina panela je takođe proučavana da bi se videlo da li je to uticalo na bilo kakav gubitak energije. Povećanje debljine površine FEP dovodi do smanjenja kapacitivnosti spajanja uz održavanje površinske gustine naelektrisanja, što bi moglo poboljšati performanse generatora mosnog niza.
Kada su generatori mostova razvijeni za prikupljanje energije kišnih kapi i korišćeni niz nižih elektroda i refluksnih struktura mosta, paneli za sakupljanje kišnih kapi mogli su da budu nezavisni jedan od drugog. To znači da se nenamerni gubitak energije može smanjiti.
„Maksimalna izlazna snaga generatora mosnog niza je skoro 5 puta veća od konvencionalne energije kapi kiše velike površine iste veličine, dostižući 200 vati po kvadratnom metru, što u potpunosti pokazuje njegove prednosti u prikupljanju energije kišnih kapi na velikim površinama. Rezultati ove studije će obezbediti izvodljivu šemu kišnih kapi za velike količine energije“, rekao je Li.
