باران، بازیگر جدید در میدان انرژی‌های پاک

چشم‌انداز انرژی/ نشریه تخصصی Renewable Energy Magazine در گزارشی تحلیلی به یکی از تازه‌ترین و شگفت‌انگیزترین تحولات در حوزه انرژی‌های تجدیدپذیر پرداخته است: بهره‌برداری از انرژی باران. در این گزارش، روندهای نوآورانه‌ای بررسی شده‌اند که چگونه پژوهشگران در سراسر جهان با استفاده از فناوری‌هایی مانند «جریان قطره‌ای» و مواد پیزوالکتریک، به‌دنبال تبدیل انرژی جنبشی بارش‌ها به برق قابل استفاده هستند. با توجه به چالش‌های زیست‌محیطی ناشی از استفاده بی‌رویه از سوخت‌های فسیلی و لزوم تنوع‌بخشی به منابع انرژی پاک، این نوآوری می‌تواند چشم‌اندازی تازه در مسیر توسعه انرژی‌های پایدار بگشاید.

باران؛ منبعی نوظهور در انرژی‌های تجدیدپذیر

در چشم‌انداز نوین انرژی‌های پاک، باران به عنوان منبعی تجدیدپذیر و آینده‌دار، جایگاهی تازه یافته است. برخلاف سیستم‌های مرسوم هیدروالکتریک که به سدها و رودخانه‌های بزرگ متکی‌اند، فناوری‌های جدید به سراغ انرژی جنبشی قطرات باران رفته‌اند؛ انرژی‌ای که پیش‌تر نادیده گرفته می‌شد، اما حالا در مسیر بهره‌برداری عملی قرار گرفته است.

مزیت‌های رقابتی انرژی باران

باران برخلاف انرژی خورشیدی که در روزهای ابری ناکارآمد می‌شود، در اقلیم‌های مرطوب و پرباران عملکردی بهتر دارد. از سوی دیگر، نصب سامانه‌های تولید برق بارانی نسبت به توربین‌های بادی یا پنل‌های خورشیدی، به زیرساخت کمتری نیاز دارد و حتی در فضاهای کوچک، مانند پشت‌بام، کیف یا چادرهای امدادی قابل اجراست. بارش سالانه کره زمین بیش از ۱۰۰ سانتی‌متر است و این انرژی پتانسیل بهره‌برداری گسترده در مناطق استوایی و موسمی را فراهم می‌کند.

فناوری جریان پوش‌دار(Plug Flow)

در دانشگاه ملی سنگاپور، پژوهشگران با هدایت قطرات باران از درون لوله‌های باریک پلیمری و ایجاد جریان‌های گسسته به‌جای پیوسته، موفق به ایجاد بارهای الکتریکی قوی‌تر شده‌اند. این روش که "جریان پوش‌دار" نام دارد، به جای آنکه آب به صورت پیوسته حرکت کند، با هوا تفکیک شده و به صورت تپنده عبور می‌کند. این پدیده موجب ایجاد اختلاف پتانسیل قوی‌تری در دیواره لوله می‌شود. این فناوری توانسته در آزمایشگاه تا ۱۰٪ از انرژی جنبشی باران را به برق تبدیل کند و حتی ۱۲ لامپ LED را به مدت ۲۰ ثانیه روشن نگه دارد. این پیشرفت، نسبت به سیستم‌های سنتی جریان پیوسته، تا ۱۰۰ هزار برابر توان خروجی بیشتری داشته است.

دیسک‌های پیزوالکتریک و فناوریRainCharge

در ایالت کالیفرنیا، گروهی از دانش‌آموزان دبیرستانی با توسعه دستگاهی به نام RainCharge، از دیسک‌های پیزوالکتریک برای تبدیل نیروی ضربه قطرات باران به انرژی الکتریکی بهره گرفته‌اند. این دیسک‌ها با هر ضربه کوچک تغییر شکل یافته و از طریق فشار مکانیکی، ولتاژ تولید می‌کنند. در آزمایش‌ها، این دستگاه توانست در عرض ۳۰ ثانیه، دو ولت برق تولید کند و در مدت ۲.۱۲ ساعت بارش پیوسته، یک باتری AAA را به‌طور کامل شارژ کند. ویژگی‌های جمع‌وجور، ارزان و قابل حمل بودن RainCharge، آن را به گزینه‌ای مطلوب برای کمپینگ، امداد یا استفاده در مناطق فاقد شبکه برق تبدیل کرده است.

چشم‌انداز کاربرد و توسعه

در مناطقی مانند ماوسینرام در هند (پرباران‌ترین نقطه جهان) یا سنگاپور با میانگین ۱۷۰ روز بارانی در سال، این فناوری‌ها می‌توانند منبعی مکمل برای تأمین برق باشند. سیستم‌های تولید برق از باران می‌توانند بخشی از راهکارهای انرژی غیرمتمرکز و تاب‌آور در برابر تغییرات اقلیمی باشند، به‌ویژه در نواحی شهری که امکان توسعه مزارع خورشیدی یا بادی وجود ندارد. استفاده از این فناوری‌ها در چادرهای امدادی، سقف خانه‌ها، یا حتی کوله‌پشتی، نشان از گستره وسیع کاربردهای بالقوه آن دارد.

چالش‌ها و نوآوری‌ها

با وجود امیدهای فراوان، انرژی باران هنوز با چالش‌هایی روبه‌رو است. وابستگی به شدت و تداوم بارندگی، ناپایداری در ولتاژ تولیدشده، و محدودیت در مقیاس تولید، مهم‌ترین موانع فعلی‌اند. با این حال، پژوهش‌هایی مانند نمونه انجام شده در هنگ‌کنگ که با بهره‌گیری از ساختارهای شبیه ترانزیستور اثر میدان (FET) موفق به تولید برق برای ۱۰۰ لامپ LED با تنها یک قطره آب شدند، نشان می‌دهد که آینده این فناوری روشن است.

در جهانی که نیاز به منابع انرژی پاک، منعطف و مقاوم در برابر بحران‌های اقلیمی بیش از پیش احساس می‌شود، باران به عنوان منبعی در دسترس و نوظهور، می‌تواند بخشی از معادله انرژی آینده باشد. شاید در آینده‌ای نه چندان دور، هر بار بارش باران، فرصتی باشد برای روشن شدن خانه‌ها، نجات جان‌ها و حرکت به سوی دنیایی کم‌کربن و پایدار.

لینک کوتاه شده : Energyhorizon.ir/n/0bd2f