Damlacık tabanlı 'rüzgar santralleri' düşük hızlı rüzgar enerjisini topluyor - Fizik Dünyası

Çin ve Birleşik Krallık'taki araştırmacılar tarafından sabit iyonik damlacıklar kullanılarak düşük hızlı rüzgar enerjisinin toplanmasına yönelik bir teknik geliştirildi. Bir türbini çalıştıramayacak kadar zayıf rüzgarlardan faydalanan bu yaklaşım, küçük elektronik cihazlara güç sağlamak için kullanılabilir.

Dünya fosil yakıtlardan yenilenebilir elektrik kaynaklarına yönelirken, rüzgar enerjisi son yıllarda patlayıcı bir büyüme kaydetti. 2001 ile 2021 arasında tahmini küresel rüzgar enerjisi kapasitesi 24 gigawatt'tan 840 gigawatt'a çıktı.

Ancak teknik sınırlamalar nedeniyle bu kurulumların tümü rüzgarın belirli bir minimum hızı aşmasını gerektirir. Bunun nedeni türbinin güç çıkışının rüzgar hızının küpüyle orantılı olmasıdır. Dolayısıyla rüzgar hızındaki bir azalma, kanatlar etkili bir şekilde dönemediğinden ve türbin güvenilmez hale geldiğinden enerji üretiminde dramatik bir düşüşe neden olur.

Uygulamada bu kısıtlamalar, rüzgar santrallerinin yalnızca belirli coğrafyalarda (geniş açık arazide veya açık denizde) çalışabileceği ve iyi performans gösterebilmesi için tüm yıl boyunca saniyede en az 5 metrelik düzenli rüzgar hızlarına ihtiyaç duyduğu anlamına gelir. Ne yazık ki, bu kriterleri karşılamayan coğrafyalar (ağaçların ve binaların rüzgar akışını engellediği ormanlar ve şehirler dahil), en uygun muadillerine göre çok daha bol ve geniş bir alana dağılmış durumda.

Rüzgarı hasat etmek

Bu sınırlamayı aşmak için Çin'in Hebei Üniversitesi'nden inorganik kimyager Shan Peng liderliğindeki bir ekip, rüzgar hızı saniyede 0.2 metreye kadar düştüğünde bile düşük dereceli rüzgarı elektriğe dönüştürebilen yeni bir sistem geliştirdi. Ekibin yaklaşımı, damlacık ve yüzey arasındaki arayüz etrafındaki yükü yeniden dağıtarak yağmur damlalarının bir yüzey üzerindeki hareketinden enerji elde edilebileceğini gösteren önceki çalışmalara dayanıyor. Ancak yeni çözüm, silikon bazlı bir polimer olan polidimetilsiloksandan yapılmış bir dizi nanotel içeren özel bir alt tabaka tarafından yerine kısmen sabitlenen iyonik bir sıvı olan 3-Metil-1-oktilimidazolyum klorür damlalarını içeriyor.

Düşük hızlı rüzgar, sabitlenmiş her damlacığın üzerinden estiğinde, yüzey yükünü sıvı boyunca yeniden dağıtan, içinde dolaşan bir akışa neden olur. Bu yüzey yükü daha sonra damlacığın merkezi ve kenarının altına yerleştirilen bir çift elektrot kullanılarak kullanılabilir. Rüzgar farklı yönlerde estiğinde ekip, iyonik sıvı damlacıkları içinde farklı akış sirkülasyon modellerinin ortaya çıktığını gösterdi.

Yazı yazmak PNASEkip, tek bir damla içindeki bu tür katmanlı sirkülasyon akışının ~0.84 V'a kadar bir voltaj çıkışı üretebileceğini rapor ediyor. Ekip, çok sayıda damla içeren "rüzgar santralleri" kullanarak çıkışı yaklaşık 60 V'a yükseltmeyi başardı. Ayrıca şunu da gösterdiler: Bu küçük ölçekli damlacık bazlı rüzgar çiftliğinin, bir cep hesap makinesinin ekranına güç sağlamaya yetecek kadar elektrik üretmek için kullanılmasıyla pratik uygulamalara sahip olabileceği ortaya çıktı.

"Düşük dereceli rüzgarın yaygın dağılımı ve kolay erişilebilirliği göz önüne alındığında, bu bulgular, LCD ekranlar gibi elektroniklere güç sağlamak için cazip bir enerji kaynağı olarak henüz kullanılmamış düşük hızlı rüzgarın büyük potansiyelini genişletiyor" diye yazıyorlar.

Kullanılmayan potansiyel

İlk çalışmaları tamamlandıktan sonra araştırmacılar, iyonik sıvı ile destekleyici baz arasındaki moleküller arası etkileşimlere ince ayar yapmak için sabit damlacık tasarımlarını yükseltmenin yollarını arıyorlar. Bunun anyonların ve katyonların akışa dayalı yeniden dağıtımını artıracağını ve böylece tasarımın enerji üretimi kapasitesini geliştireceğini umuyorlar.

Geleceğe güç vermek: Enerji hasat malzemeleriyle her zaman, her yerde temiz enerji

Göre Patrick JamesBirleşik Krallık'taki Southampton Üniversitesi'nden fizikçi ve enerji uzmanı olan ve bu çalışmaya dahil olmayan Dr. Yeni tasarımın faydalarının muhtemelen niş uygulamalarla sınırlı olması muhtemeldir. "Açıkçası bunlar çok düşük rüzgar hızları ve burada asıl mesele rüzgar hızının küpü" diyor Fizik Dünyası. "Belgede çok düşük güç uygulamalarının gelecekteki bir uygulamasından bahsediliyor, bu nedenle bir incelemenin bu husus hakkında net olması gerektiğini düşünüyorum."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoData.Network Dikey Üretken Yapay Zeka. Kendine güç ver. Buradan Erişin.
• PlatoAiStream. Web3 Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• PlatoESG. karbon, temiz teknoloji, Enerji, Çevre, Güneş, Atık Yönetimi. Buradan Erişin.
• PlatoSağlık. Biyoteknoloji ve Klinik Araştırmalar Zekası. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/droplet-based-wind-farms-harvest-low-speed-wind-energy/