Kép a Canva Ai eszközeivel készült.
Energia esőcseppekből
Az úgynevezett triboelektromos nanogenerátorok új lehetőségeket nyitnak a fenntartható energiatermelésben, mivel akár a lehulló esőcseppek mozgási energiáját is elektromos árammá tudják alakítani. A fejlesztés különösen városi körülmények között lehet hasznos, mivel nem igényel kiterjedt infrastruktúrát. Célja, hogy tovább erősítse a decentralizált energiaellátást, valamint környezetbarát alternatív lehetőséget kínáljon az épületekbe, a közlekedési eszközökbe, illetve a más egyéb eszközökbe szerelt energiatermelési megoldások terén.
A triboelektromos jelenség alapjai
A triboelektromosság (vagy más néven dörzselektromosság) akkor észlelhető, amikor két különböző anyag érintkezik egymással, és a köztük jelentkező dörzsölő hatás következtében töltésátvitelre kerül sor. A Szingapúri Nemzeti Egyetem és más nemzetközi kutatóintézetek a triboelektromos nanogenerátorok (TENG) technológiájának alkalmazásával ezt a jelenséget igyekeznek kihasználni, hogy egy új típusú energiatermelési módszert kifejlesztve az esőcseppek mechanikai, azaz mozgási energiáját elektromos árammá alakítsák. A megoldás lényege, hogy a politetrafluoretilén (vagy közkeletű nevén teflon) felülettel érintkező vízcseppek elektromos töltést indukálnak, a felhalmozódó töltés által létrehozott potenciálkülönbséget pedig egy elektródarendszer révén áramként lehet hasznosítani. A vízcsepp a két (például alumíniumból és indium-ón-oxidból készült) elektróda közé kerülve zárja az áramkört. A mikroszkopikus kontaktus rövid idő alatt jelentős feszültséget tud generálni.
Teljesítmény és alkalmazási lehetőségek
Az elmúlt évek fejlesztései nyomán a technológia gyakorlati alkalmazhatósága és teljesítménye jelentős mértékben megnőtt. A jelenlegi megoldással egy körülbelül 15 centiméter magasból lehulló 100 mikroliteres esőcsepp akár 140 volt feszültséget is képes generálni, több mikroamperes áramerősséggel. Ez az impulzus elegendő ahhoz, hogy egy pillanatra akár 100 kis LED izzót is működésbe tudjon hozni. Laboratóriumi tesztek során a legújabb TENG-rendszerek már a 313 watt/négyzetméter teljesítménysűrűséget is elérték, energiaátalakítási hatékonyságuk pedig 10-12% körül mozog – ám egyes kísérleti anyagkombinációkkal ezt 40-60%-ra is sikerült feltornászni. Az eszközök alapanyagainak megfelelő megválasztásával stabil triboelektromos hatás érhető el, ám mivel energiatermelésük soha nem folyamatos, hanem az egyes cseppek becsapódásakor impulzusszerűen történik, elsősorban a kis fogyasztású, intermittáló eszközök táplálására alkalmasak.
A TENG-rendszer egyik nagy előnye, hogy működéséhez nincs szükség folyamatos vízáramlásra, és elég hozzá a természetes eső, ráadásul kis mérete, modularitása és viszonylag alacsony előállítási költségei miatt elviekben akár az épületek tetejére, illetve ereszcsatornáiba, valamint a járművek vagy a ruházatok felületébe is integrálni lehet. Különösen ígéretesek azok a hibrid rendszerek, amelyekben a TENG-eket perovszkit napelemekkel kombinálják, ezek ugyanis a változó időjáráshoz alkalmazkodva esőből, valamint napfényből is képesek energiát előállítani, és a jelenlegi panelekre jellemző 11,5%-os hatásfok mellett akár 12 volt feszültséget, illetve 2,75 µW/cm² teljesítményt is le tudnak adni.
