Geleneksel yağmur damlası enerji jeneratörleri genellikle sağlam bir platform ve metal alt elektrot kullanmaktadır. Yağmur damlası dielektrik film üzerine düştüğünde elektrik enerjisi üretmektedir; ancak bu sistemler yüksek maliyet, ağır yapısı ve sınırlı ölçeklenebilirlikle geniş çapta kullanım için uygun değildir.
Yeni geliştirilen sistem, jeneratörün bir su yüzeyinde yüzerken suyun hem taşıyıcı alt taban hem de iletken elektrot olarak görev yapmasını sağlamaktadır. Bu sayede cihazın ağırlığı yaklaşık %80 oranında azalırken maliyet de %50 oranında düşüyor. Üstelik, elektrik çıktısı metal tabanlı sistemlerle kıyaslandığında neredeyse aynı seviyelerde kalmaktadır.
Suyun Doğal Özellikleri Verimliliği Artırıyor
Bir yağmur damlası, dielektrik filme çarptığında suyun sıkıştırılamaz yapısı ve yüzey gerilimi sayesinde darbeyi daha iyi emmektedir. Böylece damla daha geniş bir alana yayılabilmektedir.
Ayrıca sudaki iyonlar elektrik yük taşıyıcısı olarak işlev görerek su tabakasının güvenilir bir elektrot olarak çalışmasına olanak tanımaktadır. Bu birleşik etki, her damlada yaklaşık 250 voltluk bir tepe değeri üretmeyi mümkün kılmaktadır.
Zor Koşullara Karşı Yüksek Dayanıklılık
Yeni jeneratör, farklı sıcaklık seviyelerine, yüksek tuzluluk oranlarına ve biyo-film içeren doğal göl sularında bile çalışmaya devam etmiştir.
Araştırmacılar, suyun güçlü yüzey gerilimini kullanarak yalnızca aşağı yönde akmasına izin veren drenaj kanalları tasarlamıştır. Bu sayede biriken suyun cihazın performansını engellemesi önlenmektedir.
Büyük Alanlara Uygun, Ölçeklenebilir Tasarım
Araştırmacılar, 0,3 metrekarelik entegre bir sistem geliştirerek bunun aynı anda 50 LED’i çalıştırabileceğini göstermiştir. Ayrıca dakikalar içinde kondansatörleri doldurarak küçük cihazlar ve sensörler için kullanılabilir enerji sağlamaktadır.
Gelecekte, bu yüzer sistemlerin göller, barajlar veya kıyı sularında yerleştirilerek karadan yer kaplamaksızın yenilenebilir enerji üretmesi hedeflenmektedir.
Prof. Wanlin Guo, “Suyu hem yapısal hem de elektriksel bir bileşen olarak kullanarak hafif, ekonomik ve ölçeklenebilir yeni bir yağmur damlası jeneratörü geliştirdik” şeklinde belirterek bu teknolojinin potansiyeline dikkat çekmiştir.
Gelecek Uygulamalar ve Karşılaşılacak Zorluklar
Bu teknoloji yalnızca yağmurdan enerji elde etmekle sınırlı değildir. Su yüzeyinde doğal olarak yüzebilmesi sayesinde su kalitesi, tuzluluk veya kirlilik gibi çevresel parametreleri ölçen sensörlere güç sağlayabilmektedir.
Yağışın yoğun olduğu bölgelerde yerel enerji şebekeleri için dağıtık enerji kaynağı ya da off-grid sistemler için sürdürülebilir bir çözüm olarak öne çıkabilir.
Ancak, gerçek yağmur damlalarının boyut ve hız farklılıklarının etkilerinin değerlendirilmesi ve büyük yüzeyli dielektrik filmlerin uzun ömürlülüğünün sağlanması için ek araştırmalar gerekmektedir.
Araştırma ekibi, ölçeklenebilir prototiplerin başarılı bir biçimde çalışmasının gerçek dünya uygulamaları açısından önemli bir adım olduğunu vurgulamaktadır.
