Pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura conseguiram gerar eletricidade com alta eficiência de água da chuva usando uma tecnologia simples e barata que depende do fluxo de água em pequenos tubos, publicaram recentemente os resultados na Patrulha Científica Sentral da ACS da American Chemical Society.
O estudo propõe uma abordagem inovadora para a geração de energia baseada em um conceito chamado “fluxo de plugue” em vez do fluxo contínuo de água, e os pesquisadores afirmam que essa descoberta pode fazer uma mudança qualitativa em se beneficiar da chuva como uma fonte de energia limpa e renovável, especialmente em áreas urbanas e áreas remotas.
“I think this technology can change the way we think about energy, especially in the era of climate change. It shows us that there are sustainable energy sources in the simplest natural phenomena, such as rain. We are very excited about this possibility,” says Seouling Soo, the main supervisor of the study and associate professor in the Department of Chemical and Molecular Biological Engineering at the College of Design and Engineering at the National University of Singapore, in exclusive statements to Al -Jazeera Net.
Quebrar a barreira física
Em sua experiência, os pesquisadores usaram um tubo de plástico com um diâmetro de 2 mm e um comprimento de 32 centímetros, e permitiram que gotas de água caíssem de uma agulha de metal no tubo que foi projetado intermitentemente, colocando plugues, assim como as chuvas e depois em um copo.
Esse estilo de fluxo – conhecido como “o fluxo do plugue” – produz colunas curtas de água separadas por bolsos de ar, diferentemente do fluxo contínuo no qual a água está em um caminho conectado como um bloco.
Soo explica que “o fluxo do plugue opera um tipo diferente de química na separação de remessas. Cria um fenômeno natural diferente que permite a geração de uma grande quantidade de eletricidade. Essa química é eficaz e é essencial do fenômeno que ocorre com o fluxo contínuo”.
Na física e na química superficial, o “Debaye” é considerado um obstáculo essencial para gerar cobranças de fachadas de água e superfícies sólidas, que é conhecida como a distância em que o efeito da carga começa a diminuir gradualmente devido ao efeito de anti -navios ao seu redor.
Portanto, os sistemas tradicionais que tentam gerar eletricidade a partir do movimento da água através de canais dependem da separação de remessas. Mas este capítulo não acontece em todos os líquidos, mas é limitado a uma camada muito fina adjacente à superfície chamada “camada dupla de elétrica”, e sua espessura é “o comprimento do depay” e não excede na água centenas de nanômetros, que é um espaço muito pequeno.
Isso significa que a maioria das moléculas de água passa pelo canal não participa da geração de eletricidade, porque as cargas produzidas são limitadas a esse espaço muito estreito próximo à parede. Pior do que isso, quanto maior o diâmetro do tubo, menor a água próxima à superfície sólida, de modo que a eficiência da geração diminui bastante, o que limita a quantidade de energia que pode ser extraída, mas o presente estudo foi capaz de quebrar essa barreira.
“O fluxo do plugue inclui uma química completamente diferente para separar as remessas que excedem o comprimento de Depaye. Em vez de acumular cargas positivas e negativas próximas uma da outra, como no fluxo contínuo, o fluxo do plugue ocorre completamente uma separação espacial entre as cargas, o que nos permitiu gerar uma grande quantidade de eletricidade”.
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Do laboratório ao mundo
Quando os pesquisadores trouxeram os fios do topo do tubo e da parte inferior do copo para colher a eletricidade resultante, o resultado foi surpreendente, pois mais de 10% da energia cinética da água do outono foi convertida em eletricidade, o que é uma porcentagem muito alta em comparação com as tecnologias anteriores. O sistema conseguiu produzir eletricidade suficiente para acender 12 lâmpadas caseiras por 20 segundos usando apenas 4 tubos.
Sue observa que a equipe de pesquisa acredita que “essa tecnologia pode ser útil em qualquer região que esteja testemunhando uma boa taxa de chuva, seja urbana ou remota. Estamos pensando em usá -la para carregar telefones ou baterias, e atualmente estamos trabalhando no desenvolvimento de um modelo preliminar e na modernização do sistema para ser mais eficiente”.
A nova inovação não requer enormes estações ou infraestrutura complexa e não resultará em disputas internacionais, como é o caso nas barragens elétricas, mas pode ser facilmente implementada nas superfícies nas cidades ou em áreas remotas.
Apesar do otimismo, a equipe reconhece que existem desafios que devem ser superados, entre eles a necessidade de melhorar a eficiência do sistema, aumentar o período operacional e melhorar sua durabilidade para enfrentar diferentes condições climáticas. “A característica mais importante em nosso sistema em comparação com as barragens é que ele pode ser operado em uma escala muito pequena, usando um tubo com apenas um milímetro. As barragens são enormes processos que requerem grandes corpos d’água. Um de nossos maiores desafios agora é fazer com que esse sistema funcione com altamente eficiência por longos períodos e sob várias condições ambientais”.
Este estudo também pode ser capaz de contribuir para a interpretação de outro fenômeno físico que confundiu os cientistas por décadas, conhecida como efeito “linard”, onde o ar ao redor dos locais de fluxo de água intermitente nas superfícies, como cachoeiras ou durante fortes chuvas, carregadas com cargas negativas.
Conflito energético em um mundo árabe seco
Apesar da ocorrência da maioria dos países do mundo árabe nas áreas secas ou semi -dicas, a chuva não está completamente ausente deles, mas cai sazonalmente e em quantidades variadas que podem ser exploradas para gerar energia limpa, se tecnicamente direcionadas de maneira apropriada.
Por exemplo, as montanhas do Atlas em Marrocos e as terras altas do norte da Argélia e Tunísia recebem mais de 600 mm de chuva anualmente, enquanto áreas como o sul da Arábia Saudita, o sul da Jordânia e o Iêmen estão variando de 100 a 300 mm anualmente, especialmente durante as margens chuvosas de verão e inverno.
Mesmo em áreas do deserto, como o deserto do Sinai ou o deserto vazio, algumas áreas estão testemunhando chuvas repentinas, com frequência e podem ser coletadas e usadas.
A chuva no mundo árabe é estimada em mais de 150 bilhões de metros cúbicos por ano. Se apenas 1% desse valor for usado em técnicas que dependem do fluxo do plugue, como no estudo recente, teoricamente pode ser gerado por milhares de megawatts de eletricidade anualmente, o que equivale a iluminar centenas de milhares de residências, usando equipamentos simples em superfícies domésticas ou em pequenas estações distribuídas, sem a necessidade de grandes doenças ou infra -luscatórios.
Soo conclui dizendo que “a energia da chuva é desperdiçada diariamente. Todos os dias, a chuva cai no chão e a maior parte dessa energia não é explorada. As barragens se beneficiam apenas de uma pequena parte dela e são construídas principalmente em rios e corpos de água. Mas a maior parte da superfície da terra não contém rios enormes.
