Sebuah terobosan yang berpotensi mengubah permainan dalam energi terbarukan, para peneliti telah menemukan cara untuk memanen, menyimpan, dan memanfaatkan daya listrik yang dihasilkan oleh tetesan air hujan, yang dapat mengarah pada pengembangan panel hujan pembangkit listrik di atap.
Dilansir oleh The Debrief, upaya sebelumnya untuk menghasilkan tenaga dari hujan yang turun telah mengalami rintangan teknis tertentu yang seringkali tampak mustahil untuk dilampaui, tetapi para peneliti di balik metode baru ini mengatakan bahwa mereka telah menemukan solusi yang akhirnya dapat membuat panel hujan bekerja dengan baik.
Keterbatasan teknis
Para insinyur telah lama mengetahui tentang potensi kemampuan pembangkit listrik dari air hujan yang jatuh. Idenya sudah dalam aplikasi praktis seperti bendungan pembangkit listrik tenaga air dan sistem pengumpulan tenaga gelombang, di mana pergerakan air menghasilkan listrik.
Namun, upaya untuk mengumpulkan energi dari tetesan air hujan menghadapi kendala teknis yang membuat konsep tersebut tidak efisien dan tidak praktis. Dengan menggunakan sesuatu yang disebut triboelectric nanogenerator (TENG), para insinyur dapat mengumpulkan listrik dalam jumlah kecil namun terukur yang dihasilkan oleh tetesan hujan yang jatuh, tetapi seperti yang diharapkan, jumlah daya per tetesan hujan sangatlah kecil.
Dalam teknologi seperti panel surya, atau bahkan" panel anti surya malam hari " yang dibahas sebelumnya oleh The Debrief , masalah serupa diatasi dengan menggabungkan serangkaian sel surya individu dalam satu sirkuit, menghasilkan panel sel penuh yang dapat mengumpulkan jumlah energi yang lebih besar bersama-sama. Sayangnya, ini tidak bekerja untuk sel pengumpul daya rintik hujan individu karena fenomena yang disebut "kapasitansi kopling" yang terjadi antara elektroda atas dan bawah dari setiap sel. Akibatnya, kehilangan daya terlalu besar dari sel ke sel, membuat gagasan untuk membangun panel hujan penuh tampaknya mustahil.
Sekarang, tim peneliti mengatakan mereka telah menemukan desain dan konfigurasi yang sangat mengurangi masalah kapasitansi kopling dan yang mereka klaim dapat membuat panel hujan pemanen energi menjadi kenyataan praktis.
Tulang punggung Panel Hujan pertama di dunia
"Meskipun D-TENG memiliki daya output seketika yang sangat tinggi, masih sulit bagi satu D-TENG untuk secara terus-menerus menyuplai daya untuk peralatan listrik level megawatt. Oleh karena itu, sangat penting untuk mewujudkan pemanfaatan simultan dari beberapa D-TENGs," kata Zong Li, salah satu pengagas metode.
"Mengacu pada desain panel surya di mana beberapa unit pembangkit listrik tenaga surya dihubungkan secara paralel untuk memasok beban, kami mengusulkan metode yang sederhana dan efektif untuk pemanenan energi air hujan," ujar pengajar di Sekolah Pascasarjana Internasional Tsinghua Shenzhen.
Untuk membuat sistem mereka dapat mengatasi masalah kapasitansi kopling, Li dan timnya mengusulkan sesuatu yang disebut "generator susunan jembatan" yang menggunakan elektroda susunan yang lebih rendah untuk menjaga agar sel beroperasi secara terpisah sambil mengurangi kapasitansi.
Diterbitkan dalam jurnal iEnergy, prosesnya tampak menjanjikan, menawarkan cara baru untuk mengatur sel-sel individual menjadi rangkaian rangkaian yang dapat mengumpulkan dan menyimpan energi untuk penggunaan praktis.
"Saat tetesan jatuh di permukaan panel, yang disebut permukaan FEP, tetesan menjadi bermuatan positif, dan permukaan FEP bermuatan negatif," jelas siaran pers yang mengumumkan penelitian tersebut. Muatan ini, jelas Li, sangat kecil sehingga setelah beberapa waktu, ia akan mulai menghilang, menyebabkan hilangnya energi. Namun, dengan menambahkan generator susunan jembatan baru mereka ke dalam formula, mereka mengatakan telah mengatasi masalah ini.
"Setelah lama berada di permukaan, muatan di permukaan FEP secara bertahap akan terakumulasi hingga jenuh," kata Li.
"Pada titik ini, laju disipasi muatan permukaan FEP seimbang dengan jumlah muatan yang dihasilkan oleh setiap tumbukan tetesan," ujarnya.
Setelah kesuksesan awal mereka, Li dan tim mencoba generator susunan jembatan yang berbeda, ukuran sub-elektroda yang berbeda, dan bahkan bereksperimen dengan memvariasikan ukuran panel itu sendiri. Menurut para peneliti, peningkatan ketebalan permukaan FEP "menyebabkan penurunan kapasitansi kopling sambil mempertahankan kerapatan muatan permukaan, yang keduanya dapat meningkatkan kinerja generator susunan jembatan."
Pada akhirnya, tim mengatakan bahwa mereka memusatkan perhatian pada apa yang menurut mereka merupakan desain paling optimal untuk menjadikan panel hujan sebagai alternatif praktis atau pelengkap panel surya. Secara khusus, membuat sel individu bekerja secara independen dan menemukan ketebalan permukaan yang tepat tampaknya cukup mengurangi kapasitansi kopling untuk membuat pengumpulan daya dari panel hujan dapat dilakukan.
"Output daya puncak dari generator susunan jembatan hampir 5 kali lebih tinggi daripada energi rintik hujan area besar konvensional dengan ukuran yang sama, mencapai 200 watt per meter persegi, yang sepenuhnya menunjukkan keunggulannya dalam skala besar. daerah pemanenan energi rintik hujan," jelas Li.
"Hasil penelitian ini akan memberikan skema yang layak untuk pemanenan energi curah hujan dengan area yang luas," tambahnya.
