Kekuatan Hujan

Aparat uji drop dikendalikan ukuran, frekuensi, dan tinggi, seperti tetes air jatuh dan berdampak bahan piezoelektrik di pangkalan. Kredit: Guigon Romain, et al.
Para peneliti yang mempelajari energi panen melihat energi di sekitar kita - kita hanya perlu menemukan cara untuk menangkap energi itu. Salah satu teknik pemanenan energi terbaru adalah mengubah energi mekanik dari jatuh air hujan menjadi listrik yang dapat digunakan untuk sensor daya dan perangkat elektronik lainnya.

Para ilmuwan dari CEA / Leti-Minatec, R & D lembaga di Grenoble, Perancis, yang mengkhususkan diri dalam mikroelektronik, baru-baru ini mengembangkan sistem yang memulihkan energi getaran dari struktur piezoelektrik terpengaruh oleh hujan jatuh. Sistem ini bekerja dengan hujan berkisar diameter 1-5 mm, dan simulasi menunjukkan bahwa mungkin untuk pulih kembali hingga 12 milliWatts dari salah satu "lebih besar hujan" tetes.
"Pekerjaan kami dapat dianggap sebagai alternatif yang baik untuk sistem tenaga dalam hujan lingkungan luar di mana energi surya sulit untuk mengeksploitasi," kata Thomas Jager PhysOrg.com. Dia menjelaskan bahwa sistem itu bisa digunakan untuk kedua perangkat mobile di luar ruangan serta daya indoor. "Misalnya, kita berniat untuk mengembangkan node sensor terpencil di menara pendingin, tetapi ditinggalkan jaringan sensor juga salah satu aplikasi diramalkan untuk jenis sistem."
Sebagai Jager dan rekan penulis Romain Guigon, Jean-Jacques Chaillout, dan Ghislain Despesse menjelaskan di edisi terbaru Smart Bahan dan Struktur, fisika dari bagaimana hujan suatu dampak permukaan tidak sepenuhnya dipahami. Namun, untuk membangun sistem pemanenan energi hujan, bagian penting adalah untuk memperkirakan energi yang dapat diperoleh kembali selama dampak.
Ketika hujan sebuah dampak permukaan, menghasilkan kejutan inelastis sempurna. Jumlah energi yang dihasilkan oleh dampak kemudian dapat diperkirakan dengan menggunakan model mekanik-listrik.
Untuk mengambil energi mekanik tetesan hujan ', para ilmuwan menggunakan PVDF (fluoride polyvinylidene) polimer, bahan piezoelektrik yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Ketika rintik hujan yang berdampak pada PVDF 25-mikrometer-tebal, polimer mulai bergetar. Elektroda tertanam dalam PVDF digunakan untuk memulihkan biaya listrik yang dihasilkan oleh getaran.
Kelompok bereksperimen dengan hujan yang berbeda ukuran, ketinggian jatuh, dan kecepatan. Mereka menemukan bahwa hujan jatuh lambat menghasilkan energi paling karena hujan jatuh dengan kecepatan tinggi seringkali kehilangan sebagian energi karena splash. Dengan menggunakan micropump untuk menghasilkan dan menguji sifat air hujan, para peneliti menunjukkan bahwa, untuk ketinggian drop rendah, energi listrik sebanding dengan kuadrat energi mekanik drop, sementara tegangan dan energi mekanik berbanding lurus.
Tetesan hujan terbesar menyebabkan getaran terbesar di PVDF, dan karenanya jumlah terbesar dihasilkan energi listrik. Para peneliti menunjukkan bahwa sistem mereka bisa menghasilkan 1 mikrovat kekuasaan terus menerus sebagai skenario terburuk, sementara simulasi menunjukkan bahwa hujan besar tunggal mungkin menghasilkan sampai 12 milliWatts kekuasaan.
"Energi yang dapat diperoleh kembali secara langsung tergantung pada ukuran membran piezoelektrik, ukuran air hujan, dan frekuensi mereka," jelas Jager. "Energi yang tersedia per drop bervariasi antara 2 μJ dari 1 mJ tergantung pada ukurannya.
"Kekuatan dikonversi sesuai sesaat mulai dari beberapa μW hingga 10 mW untuk area konverter dari beberapa sentimeter persegi. Sebuah angka yang menarik untuk diingat juga bisa menjadi kekuatan hujan tersedia per tahun di wilayah Perancis biasa dengan iklim kontinental: hampir 1 Wh per meter persegi per tahun. "
Di masa depan, para ilmuwan berencana untuk mengembangkan sebuah metode untuk menyimpan daya listrik untuk memberikan arus yang stabil untuk penggunaan praktis. 

sumber google