Trên thực tế, khoảng 70% trên bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước. Thủy điện được coi là nguồn năng lượng sạch. Tuy nhiên, động năng tần số thấp có trong các hạt nước mưa lại chưa được chuyển đổi thành năng lượng điện một cách hiệu quả. Điều này là do những hạn chế trong công nghệ hiện nay.
Theo nhóm nghiên cứu tại ĐH Thanh Hoa, khi những giọt mưa từ các đám mây rơi xuống, chúng sẽ tạo ra một lượng nhỏ năng lượng có thể được thu giữ, đồng thời chuyển đổi thành điện. Quá trình này có thể được coi như một dạng thủy điện thu nhỏ, bằng cách sử dụng động năng của nước di chuyển để tạo ra điện. Một số chuyên gia nghiên cứu đã gợi ý rằng năng lượng thu được từ mưa rơi có thể đóng vai trò là nguồn năng lượng sạch và bền vững.
Tuy nhiên, việc mở rộng công nghệ này trên quy mô rộng lớn hơn lại là một thách thức không nhỏ. Điều này khiến việc sử dụng nó trong thực tế bị hạn chế.
Tiềm năng sản xuất điện từ hạt nước mưa
Các nhà khoa học tại ĐH Thanh Hoa cho biết tiềm năng khai thác năng lượng từ nước mưa. Ảnh: iEnergy
Để có thể thu được năng lượng từ hạt mưa, các chuyên gia của ĐH Thanh Hoa sử dụng thiết bị có tên là máy phát điện nano ma sát (TENG), nhằm điện khí hóa tiếp xúc lỏng – rắn. Công nghệ này được chứng minh là thu thành công điện năng từ các hạt mưa, đồng thời thu được năng lượng từ sóng và những dạng khác.
Thế nhưng, TENG dùng cho giọt nước (D-TENG) có giới hạn kỹ thuật trong việc kết nối nhiều máy khác nhau, và làm giảm sản lượng điện tổng thể. Một nghiên cứu mới được công bố trên tạp chí iEnergy đã chỉ ra cách để chỉnh sửa những thiết bị D-TENG theo pin Mặt Trời. Điều này giúp việc thu hoạch năng lượng từ hạt mưa rơi hiệu quả hơn.
GS Zong Li tại ĐH Thanh Hoa, cho biết: "Dù D-TENG có sản lượng điện ra rất cao, nhưng vẫn khó để một D-TENG duy nhất cung cấp điện liên tục cho thiết bị điện cấp độ megawatt. Vì vậy, việc sử dụng đồng thời nhiều D-TENG là rất cần thiết. Dựa vào thiết kế của những tấm pin Mặt Trời, trong đó có nhiều đơn vị phát điện được kết nối song song để cung cấp điện, chúng tôi đang đề xuất một phương pháp đơn giản và hiệu quả để có thểthu năng lượng từ hạt mưa".
Tương tự như năng lượng Mặt Trời, các nhà nghiên cứu cho biết có thể thu được nguồn năng lượng dồi dào trong các hạt mưa trên quy mô lớn. Ảnh: Getty Images
Các chuyên gia cho biết thêm, khi có nhiều D-TENG được kết nối, sẽ có điện dung ghép ngoài ý muốn giữa điện cực trên và điện cực dưới của các tấm thu năng lượng. Nhưng điện dung ghép ngoài ý muốn lại làm giảm công suất đầu ra của D-TENG. Do đó, để làm giảm ảnh hưởng của vấn đề này, nhóm các nhà nghiên cứu đã đề xuất các bộ phát điện dạng tấm liên kết giống như pin Mặt Trời. Theo đó, các bộ phát điện này sẽ sử dụng các điện cực dưới của tấm thu năng lượng nhằm giảm ảnh hưởng của điện dung.
Khi những hạt mưa rơi xuống bề mặt của tấm pin, quá trình gọi là điện khí hóa ma sát sẽ được tạo ra và lưu trữ năng lượng từ mưa. Đến khi giọt nước mưa rơi xuống bề mặt của tấm pin, được gọi là FEP, giọt nước sẽ bắt đầu tích điện dương và và bề mặt FEP tích điện âm.
GS Zong Li cho biết: "Lượng điện đầu ra cực đại của các bộ phát điện này cao hơn gần 5 lần so với lượng điện thu được từ mưa bằng loại thiết bị truyền thống có cùng kích thước, và đạt 200 watt trên mỗi m2. Điều này cho thấy ưu điểm của thiết bị mới. Kết quả của nghiên cứu này mang lại một giải pháp khả thi cho việc thu năng lượng từ hạt mưa trên diện rộng".
Bài viết tham khảo nguồn: SciTechDaily, Rechargenews
