Μία εντελώς διαφορετική λύση για την ενεργειακή εκμετάλλευση του ανέμου και της βροχής εξερευνούν επιστήμονες από την Ιταλία, που ανέπτυξαν ένα σύστημα το οποίο μπορεί να ενσωματωθεί σε φυτά και να παράγει ηλεκτρισμό από τις σταγόνες της βροχής και τις ριπές ανέμου.
Η νέα πειραματική συσκευή μπορεί να δημιουργήσει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να τροφοδοτήσει λαμπτήρες LED και να συντηρήσει ενεργειακά το σύστημά της. Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 28 Φεβρουαρίου στο περιοδικό IEEE Robotics and Automation Letters.
Ο ερευνητής Fabian Meder μελετά τη βιολογικά εμπνευσμένη ρομποτική μαλακών δομών στο Ιταλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας (IIT), στη Γένοβα. Όπως λέει, ένα σύστημα που βασίζεται στα φύλλα για την παραγωγή ενέργειας θα μπορούσε να φανεί ιδιαίτερα χρήσιμο σε γεωργικές εφαρμογές ή για τον εξ αποστάσεως έλεγχο των καλλιεργειών, όπου απαιτούνται αυτοτροφοδοτούμενοι αισθητήρες για την παρακολούθηση της υγείας των φυτών και των κλιματικών συνθηκών.
Η συσκευή που δημιούργησε ο Meder μαζί με συναδέλφους του περιλαμβάνει ένα τεχνητό φύλλο με ένα στρώμα ελαστομερούς σιλικόνης κατά μήκος της βάσης που τοποθετείται ανάμεσα στα φύλλα ενός πραγματικού φυτού. «Όταν τα φύλλα κινούνται στον άνεμο, οι δύο επιφάνειες αγγίζουν η μία την άλλη και χωρίζονται ξανά, δημιουργώντας στατικά φορτία στην εξωτερική στοιβάδα του φυσικού φύλλου και στη συσκευή μας», εξηγεί ο Meder. «Αυτά τα φορτία επάγονται στον εσωτερικό κυτταρικό ιστό του φυτού, όπου δημιουργούν ρεύμα. Μπορούμε να συλλέξουμε αυτό το ρεύμα με ένα ηλεκτρόδιο που εισάγεται στον ιστό του φυτού».
Αρκετοί από τους υφιστάμενους συλλέκτες ενέργειας που ενσωματώνονται σε φυτά χρησιμοποιούν μια παρόμοια τεχνική για τη παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από τον άνεμο, αλλά αυτή η ερευνητική ομάδα προχώρησε ένα βήμα παραπέρα, σχεδιάζοντας έτσι τη συσκευή ώστε να συλλέγει ενέργεια και από τις σταγόνες της βροχής.
Ενώ το στρώμα ελαστομερούς σιλικόνης βρίσκεται κατά μήκος του τεχνητού φύλλου για να παράγει και να συλλέγει στατικά φορτία από το θρόισμα των φύλλων, διαθέτει ένα διαφορετικό, φθοριούχο στρώμα αιθυλενοπροπυλενίου (FEP) στην επάνω πλευρά του. Όταν οι σταγόνες βροχής πέφτουν σε αυτό το ανώτερο στρώμα, φορτίζουν την επιφάνεια, αποθηκεύοντας την ενέργεια. Καθώς οι σταγόνες βροχής συρρικνώνονται και απλώνονται στην επιφάνεια του φύλλου, τα ηλεκτρόδια παράγουν ηλεκτρικό ρεύμα.
Στη μελέτη τους, οι ερευνητές ενσωμάτωσαν το σύστημα τεχνητών φύλλων τους μέσα σε μία πικροδάφνη και αξιολόγησαν την δυνατότητα συλλογής ενέργειας σε διαφορετικές συνθήκες βροχής και ανέμου. Διαπίστωσαν ότι μεμονωμένες σταγόνες νερού μπορούν να τροφοδοτήσουν άμεσα έως και 11 λαμπτήρες LED.
«Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η συλλογή ενέργειας από τον άνεμο και τη βροχή είναι δυνατή με τη συσκευή – είτε ξεχωριστά είτε ταυτόχρονα – καθιστώντας την μία πολυλειτουργική συσκευή συλλογής ενέργειας ή αυτοτροφοδοτούμενο αισθητήρα», εξηγεί η Barbara Mazzolai, αναπληρώτρια διευθύντρια του Εργαστηρίου «Μαλακής Ρομποτικής» του IIT, η οποία συμμετείχε επίσης στη μελέτη.
Η ίδια σημειώνει ότι τα υφιστάμενα συστήματα συλλογής ενέργειας όπως αυτά που βασίζονται μόνο στην αιολική ενέργεια τείνουν να παράγουν λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια όταν οι επιφάνειές τους βραχούν. Οι ερευνητές αναφέρουν πως η νέα συσκευή μπορεί να παράγει περισσότερη ηλεκτρική ενέργεια σε συνθήκες βροχής, μέσω του ανώτερου στρώματος για τη συγκομιδή ενέργειας από τις σταγόνες της βροχής.
Με βάση τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η απόδοση του τεχνητού φύλλου τους μπορεί πιθανώς να βελτιωθεί περαιτέρω μέσω τροποποιήσεων στα ηλεκτρόδια και τα υλικά.
«Έχουμε καταθέσει αίτηση διπλώματος ευρεσιτεχνίας για την τεχνολογία και αναλύουμε τις πιθανές αγορές», λέει η Mazzolai. «Ακόμα, απαιτείται κάποια έρευνα πριν από οριστικοποιήσουμε το τελικό προϊόν – για παράδειγμα, θέλουμε να δοκιμάσουμε λεπτομερώς τα συστήματα σε εξωτερικούς χώρους και σε έντονα μεταβαλλόμενες συνθήκες ανέμου και βροχής».
Πηγή: IEEE Spectrum
